Через 12% раствор нитрата ртути(2) массой 812.5 г пропустили электрический ток. объем выделившегося

Ответы на вопрос

Отвечает Степанков Дмитрий.

Чтобы решить эту задачу, нам нужно пройти через несколько шагов. Давайте разобьем задачу на части.

Условия задачи:

Масса раствора нитрата ртути(II): 812,5 г
Концентрация раствора: 12% (это значит, что в 100 г раствора содержится 12 г нитрата ртути(II), а остальная масса – растворитель).
Объем выделившегося кислорода на аноде: 2,24 л.

Задача: найти массу веществ, образующихся после электролиза, и массу разложившегося нитрата ртути.

Шаг 1: Определение массы нитрата ртути в растворе

Масса нитрата ртути в 812,5 г раствора рассчитывается по формуле:

m_{\text{н}} = \frac{12}{100} \times 812,5 = 97,5 \, \text{г}.

То есть в растворе содержится 97,5 г нитрата ртути(II).

Шаг 2: Состав нитрата ртути

Нитрат ртути(II) имеет формулу $\text{Hg(NO}_3\text{)}_2$ .

Молекулярная масса нитрата ртути:

Молекулярная масса ртути ( $\text{Hg}$ ) = 200,6 г/моль
Молекулярная масса азота ( $\text{N}$ ) = 14 г/моль
Молекулярная масса кислорода ( $\text{O}$ ) = 16 г/моль

Итак, молекулярная масса $\text{Hg(NO}_3\text{)}_2$ :

M = 200,6 + 2(14 + 3 \times 16) = 200,6 + 2(14 + 48) = 200,6 + 124 = 324,6 \, \text{г/моль}.

Шаг 3: Рассчет количества вещества нитрата ртути в растворе

Теперь вычислим количество вещества нитрата ртути в растворе:

n_{\text{н}} = \frac{m_{\text{н}}}{M_{\text{Hg(NO}_3\text{)}_2}} = \frac{97,5}{324,6} \approx 0,300 \, \text{моль}.

Шаг 4: Электролиз нитрата ртути

При электролизе нитрата ртути происходит разложение нитрата на ртуть, кислород и азот. Однако для упрощения примем, что в данном случае происходят следующие реакции:

На катоде восстанавливается ртуть:
$\text{Hg}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Hg}.$
На аноде выделяется кислород (из воды), что соответствует реакции:
$2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-.$

Так как на аноде выделяется кислород, мы можем использовать объем кислорода для дальнейших расчетов.

Шаг 5: Рассчет количества кислорода, выделившегося на аноде

Из условия задачи нам дан объем выделившегося кислорода на аноде: 2,24 л при нормальных условиях (0°C, 1 атм). Объем одного моля газа при этих условиях составляет 22,4 л, следовательно:

n_{\text{O}_2} = \frac{2,24}{22,4} = 0,1 \, \text{моль}.

Шаг 6: Масса кислорода

Молекулярная масса кислорода $O_2$ равна 32 г/моль. Поэтому масса кислорода, выделившегося на аноде, будет:

m_{\text{O}_2} = n_{\text{O}_2} \times M_{\text{O}_2} = 0,1 \times 32 = 3,2 \, \text{г}.

Шаг 7: Масса разложившегося нитрата ртути

Мы знаем, что каждый моль нитрата ртути разлагается, при этом 1 моль нитрата ртути выделяет 1 моль кислорода. Так как на аноде выделилось 0,1 моль кислорода, это означает, что из раствора разложилось 0,1 моль нитрата ртути.

Молекулярная масса нитрата ртути (Hg(NO₃)₂) = 324,6 г/моль, значит масса разложившегося нитрата ртути:

m_{\text{Hg(NO}_3\text{)}_2} = n_{\text{Hg(NO}_3\text{)}_2} \times M_{\text{Hg(NO}_3\text{)}_2} = 0,1 \times 324,6 = 32,46 \, \text{г}.

Шаг 8: Масса ртути, выделившейся на катоде

Так как каждый моль нитрата ртути (Hg(NO₃)₂) при разложении дает 1 моль ртути, из 0,1 моль нитрата ртути выделится 0,1 моль ртути. Масса ртути:

m_{\text{Hg}} = n_{\text{Hg}} \times M_{\text{Hg}} = 0,1 \times 200,6 = 20,06 \, \text{г}.

Ответ:

Масса веществ после электролиза: Это масса всех веществ, которые образуются или участвуют в реакции. В данном случае:
- Ртуть на катоде: 20,06 г
- Кислород на аноде: 3,2 г Общая масса веществ после электролиза: $20,06 \, \text{г} + 3,2 \, \text{г} = 23,26 \, \text{г}$ .
Масса разложившегося нитрата ртути: Масса разложившегося нитрата ртути составляет 32,46 г.

Последние заданные вопросы в категории Химия