При электролизе водного раствора нитрата серебра (I) на аноде выделилось 13,44л кислорода (н.у.). Определите массу выделившегося на катоде серебра, если выход серебра составил 90% от теоретически возможного, а выход кислорода – количественный
Для решения этой задачи, нам понадобятся данные и знание о законах электролиза и стехиометрии химических реакций.
1. Закон электролиза Фарадея гласит, что количество вещества, выделенного или осажденного на электродах, прямо пропорционально количеству переданного заряда.
2. Зная, что на аноде выделился кислород, а на катоде осаждалось серебро, следует рассмотреть следующую ионную реакцию, происходящую в растворе:
4. Зная, что на аноде выделилось 13,44 литра кислорода, который н.у. будет иметь массу 32 г на 22,4 л, можно рассчитать количество заряда, используя электрохимическую формулу:
Q = m * z / F,
где Q - количество заряда (кл),
m - количество вещества (мол),
z - степень оксидации атома (электрический заряд),
F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль).
Масса кислорода:
m(O₂) = 32 г/моль * (13,44 л / 22,4 л) ≈ 19,09 г.
5. Так как выход кислорода составляет 100%, и мы знаем, что фактический выход серебра составляет 90% от теоретического, можно использовать пропорцию:
(масса серебра, полученного на катоде) / (теоретическая масса серебра) = (фактический выход серебра) / 100%
Теоретическая масса установим, зная количество заряда, переданного в реакции кислородной эволюции:
Q = m * z / F
Масса серебра:
m(Ag) = (Q * M(теоретическая масса Ag)) / (2 * F * фактический выход серебра)
где M(теоретическая масса Ag) - молярная масса серебра.
Зная, что фактический выход серебра составляет 90%, можно использовать это в формуле:
m(Ag) = (Q * M(теоретическая масса Ag)) / (2 * F * 0,9)
Теперь, подставляя известные значения, мы можем рассчитать массу серебра:
Q = 13,44 л * 22,4 л / моль = 0,6 моль (так как из 2 моль воды мы получаем 1 моль кислорода)
M(теоретическая масса Ag) = 107,87 г/моль (молярная масса серебра)
F = 96485 Кл/моль
