Toplista
- betöltés...
Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!
Elektrolízis
ngyktt
kérdése
643
100g réz-szulfát oldatot és 100 g nátrium-karbonát oldatot soros kapcsolással addig elektrolizálunk indifferens elektródok mellett, amíg a réz-szulfát oldat teljesen elszíntelenedik, de csak az egyik elektródon fejlődik gáz. Az oldatok tömegszázaléka kezdetben megegyezik, sűrűséüket tekintsük mindvégig 1 g/cm3-nek.
a. írd le az oldatok elektrolízisének anód és katód folyamatait!
A réz szulfát elbontása után keletkező oldat 10 cm3-es részleteit 1 mol/dm3-es nátrium-hidroxid oldattal titráljuk. Az átlagfogyás 12,54 cm3.
b. Határozd meg kiindulási oldatok tömegszázalékos összetételét!
c. Hány tömegszázalékos a keletkező nátrium-karbonát oldat?
d. 5 A áramerősséggel meddig tartott az elektrolízis?
e. Számold ki, hogy az elektrolízis ideje alatt mekkora térfogatú 28°C-os 105 kPa nyomású gáz keletkezet!
a. írd le az oldatok elektrolízisének anód és katód folyamatait!
A réz szulfát elbontása után keletkező oldat 10 cm3-es részleteit 1 mol/dm3-es nátrium-hidroxid oldattal titráljuk. Az átlagfogyás 12,54 cm3.
b. Határozd meg kiindulási oldatok tömegszázalékos összetételét!
c. Hány tömegszázalékos a keletkező nátrium-karbonát oldat?
d. 5 A áramerősséggel meddig tartott az elektrolízis?
e. Számold ki, hogy az elektrolízis ideje alatt mekkora térfogatú 28°C-os 105 kPa nyomású gáz keletkezet!
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Középiskola / Kémia
Válaszok
1
Ármós Csaba
megoldása
Tudok segíteni, de csak 7 óra felé. 
Az a; és b; pont egyben leírva:
Legyen 100 g oldatokban x-x g CuSO4 és Na2CO3 kiinduláskor. A bruttó egyenlet CuSO4 bontásánál: Cu2+ + H2O = Cu + 2 H+ + 0,5 O2 , ami 2 Farad, azaz 2 mol elektron, azaz 193.000 C töltést igényelne. A Na2CO3-nál egyszerű vízbontás lesz: H2O = H2 + 0,5 O2. A réz-szulfátnak 159,61 g/mol a móltömege a réznek 63,55 g/mol, ezért x g CuSO4 -ból (0,0062653×x) mol rézion képződhet, s 1 mol réziont 193.000 C töltés választ le, aránypárral: Q(1)=(1209,1974×x) Coulomb töltés kellett. 1 mol protont (hidrogéniont, H+-at) 1 mol NaOH közömbösít, így 0,01254 mol lúgot ugyanennyi, 0,01254 mol H+ fog közömbösíteni. Ez ugyanennyi elektronnak felel meg, 0,01254 mol e-, ami 1210,11 C töltést igényelt. Tehát 1210,11 =(1209,1974x), melyből x körülbelül 1,000 g, tehát 1-1 tömeg%-osak voltak a kiinduló oldatok.
c; Elbomlott víz tömege 1210,11 C esetén 0,1129 mol, amiből 99,887 g lesz elektrolízis után a Na2CO3-oldat tömege. Ebben továbbra is 1,00 g Na2CO3 lesz, vagyis 100 g-ra nézve (tömeg% értelmezése 100 g oldatra vonatkozik, hogy benne hány g só, sav-lúg, stb. van) 1,0011 tömeg% (illetve ennyi g Na2CO3) jön ki.
e; A képződött oxigén úgy jön ki, hogy a keletkezett protonok móljának negyede lesz, vagyis n(O2)=0,01254/4=0,003135 mol, a hőfok K-be átváltva 301,15 K, a nyomás Pa-ba átváltva 105.000 Pa, ezért számolható n×R×T = p×V képlettel a térfogata, ami az adatokat beírva 74,76 cm3-nyi oxigéngázra fog kijönni!
d; pont pedig: Az idő a töltés és az áramerősség hányadosa lesz, innen: t=Q/I= 1210,11 C/5 A = 242,02 sec= 4,034 perc a megoldás !
Bocsánat kicsit elnéztem! A levezetések menete ugyanaz lesz, mint amiket az imént leírtam, de így változnak a megoldások (szerintem): b; pontra :
A réz(II)-szulfát oldat lesz (100-x) gramm elektrolízis után, de mivel 10 g-jában 0,01254 mol H+-ion lesz és ehhez 0,01254 mol e- kell, ezért (100-x) gramm oldathoz: 0,001254×(100-x) mol elektron fog tartozni. Ugyanakkor már korábban kiszámoltuk, hogy (0,0062653×x) mol rézion leválasztására kellett (0,01253×x) mol elektron. A két kifejezés (elektron mólszámai) megegyezik, emiatt: x-re 9,091 gramm jön ki, így 9,09 tömeg%-osak voltak az eredeti oldatok.
Az áthaladt töltés így nem 1210,11 C, hanem 10.992,7 C lesz!
c; Bomlott 1,0261 gramm víz a szódaoldatnál (Na2CO3), ezért 98,974 g lesz elektrolízis végén az oldat tömege. 9,19 tömeg%-os lesz a szódaoldat tehát az elektrolízis befejeztével.
d; t=Q/I= 10.992,7 C/5 A= 2198,54 sec= 36,64 perc az elektrolízis ideje!
e; Az oxigéngáz móljainak száma 0,11391/4= 0,02848 mol lesz, ugyanazt a képletet használva (állapotegyenlet! ) és az értékeket behelyettesítve: V(O2-gáz)= 679,12 cm3 lesz!
Kérlek ne vedd figyelembe a legelső megoldást, mert szerintem az utóbbi, módosított megoldásaim lesznek a jók! Bocsánat hogy eltévesztettem legelőszőr! ))
Az a; és b; pont egyben leírva: Legyen 100 g oldatokban x-x g CuSO4 és Na2CO3 kiinduláskor. A bruttó egyenlet CuSO4 bontásánál: Cu2+ + H2O = Cu + 2 H+ + 0,5 O2 , ami 2 Farad, azaz 2 mol elektron, azaz 193.000 C töltést igényelne. A Na2CO3-nál egyszerű vízbontás lesz: H2O = H2 + 0,5 O2. A réz-szulfátnak 159,61 g/mol a móltömege a réznek 63,55 g/mol, ezért x g CuSO4 -ból (0,0062653×x) mol rézion képződhet, s 1 mol réziont 193.000 C töltés választ le, aránypárral: Q(1)=(1209,1974×x) Coulomb töltés kellett. 1 mol protont (hidrogéniont, H+-at) 1 mol NaOH közömbösít, így 0,01254 mol lúgot ugyanennyi, 0,01254 mol H+ fog közömbösíteni. Ez ugyanennyi elektronnak felel meg, 0,01254 mol e-, ami 1210,11 C töltést igényelt. Tehát 1210,11 =(1209,1974x), melyből x körülbelül 1,000 g, tehát 1-1 tömeg%-osak voltak a kiinduló oldatok.
c; Elbomlott víz tömege 1210,11 C esetén 0,1129 mol, amiből 99,887 g lesz elektrolízis után a Na2CO3-oldat tömege. Ebben továbbra is 1,00 g Na2CO3 lesz, vagyis 100 g-ra nézve (tömeg% értelmezése 100 g oldatra vonatkozik, hogy benne hány g só, sav-lúg, stb. van) 1,0011 tömeg% (illetve ennyi g Na2CO3) jön ki.
e; A képződött oxigén úgy jön ki, hogy a keletkezett protonok móljának negyede lesz, vagyis n(O2)=0,01254/4=0,003135 mol, a hőfok K-be átváltva 301,15 K, a nyomás Pa-ba átváltva 105.000 Pa, ezért számolható n×R×T = p×V képlettel a térfogata, ami az adatokat beírva 74,76 cm3-nyi oxigéngázra fog kijönni!
d; pont pedig: Az idő a töltés és az áramerősség hányadosa lesz, innen: t=Q/I= 1210,11 C/5 A = 242,02 sec= 4,034 perc a megoldás !
Bocsánat kicsit elnéztem! A levezetések menete ugyanaz lesz, mint amiket az imént leírtam, de így változnak a megoldások (szerintem): b; pontra :
A réz(II)-szulfát oldat lesz (100-x) gramm elektrolízis után, de mivel 10 g-jában 0,01254 mol H+-ion lesz és ehhez 0,01254 mol e- kell, ezért (100-x) gramm oldathoz: 0,001254×(100-x) mol elektron fog tartozni. Ugyanakkor már korábban kiszámoltuk, hogy (0,0062653×x) mol rézion leválasztására kellett (0,01253×x) mol elektron. A két kifejezés (elektron mólszámai) megegyezik, emiatt: x-re 9,091 gramm jön ki, így 9,09 tömeg%-osak voltak az eredeti oldatok.
Az áthaladt töltés így nem 1210,11 C, hanem 10.992,7 C lesz!
c; Bomlott 1,0261 gramm víz a szódaoldatnál (Na2CO3), ezért 98,974 g lesz elektrolízis végén az oldat tömege. 9,19 tömeg%-os lesz a szódaoldat tehát az elektrolízis befejeztével.
d; t=Q/I= 10.992,7 C/5 A= 2198,54 sec= 36,64 perc az elektrolízis ideje!
e; Az oxigéngáz móljainak száma 0,11391/4= 0,02848 mol lesz, ugyanazt a képletet használva (állapotegyenlet! ) és az értékeket behelyettesítve: V(O2-gáz)= 679,12 cm3 lesz!
Kérlek ne vedd figyelembe a legelső megoldást, mert szerintem az utóbbi, módosított megoldásaim lesznek a jók!
Bocsánat hogy eltévesztettem legelőszőr! ))
Módosítva: 4 éve
1
- Még nem érkezett komment!