Question

Для проведения электролиза на инертных электродах взяли 800 мл раствора нитрата серебра(I) с концентрацией соли 0,5 моль/л и плотностью 1,5 г/мл. Электролиз проводили до тех пор, пока на аноде не выделилось 1,6 г газа. В получившийся раствор добавили 400 мл раствора хлорида натрия с молярной концентрацией соли 1,5 моль/л и плотностью 1 г/мл. Определите концентрацию хлорида натрия в конечном растворе. Плотность конечного раствора принять за 1 г/мл. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления.

Accepted Answer

Answer

Идея решения: проследить электролиз раствора нитрата серебра, определить остаток реагентов, рассчитать их взаимодействие при добавлении хлорида натрия и найти концентрацию последнего в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

Электролиз раствора нитрата серебра(I):

$$\ce{4AgNO3 + 2H2O ->[электролиз] 4Ag + 4HNO3 + O2 ^}$$

Взаимодействие хлорида натрия с оставшимся нитратом серебра(I):

$$\ce{NaCl + AgNO3 -> AgCl v + NaNO3}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим количество кислорода, выделившегося на аноде:

$$n(\ce{O2}) = \frac{m(\ce{O2})}{M(\ce{O2})} = \frac{1{,}6}{32} = 0{,}05 	ext{ моль}$$

2) По стехиометрии электролиза найдём количество серебра на катоде:

$$n(\ce{Ag}) = 4 \cdot n(\ce{O2}) = 4 \cdot 0{,}05 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

$$m(\ce{Ag}) = 0{,}2 \cdot 108 = 21{,}6 	ext{ г}$$

3) Количество образовавшейся азотной кислоты:

$$n(\ce{HNO3}) = 4 \cdot n(\ce{O2}) = 4 \cdot 0{,}05 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

4) Исходное количество нитрата серебра(I):

$$n(\ce{AgNO3})_{	ext{исх}} = C(\ce{AgNO3}) \cdot V = 0{,}5 \cdot 0{,}8 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

5) Количество нитрата серебра(I), прореагировавшего при электролизе:

$$n(\ce{AgNO3})_{	ext{прореаг}} = 4 \cdot n(\ce{O2}) = 0{,}2 	ext{ моль}$$

6) Остаток нитрата серебра(I):

$$n(\ce{AgNO3})_{	ext{ост}} = 0{,}4 - 0{,}2 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

7) Количество хлорида натрия в добавленном растворе:

$$n(\ce{NaCl}) = C(\ce{NaCl}) \cdot V = 1{,}5 \cdot 0{,}4 = 0{,}6 	ext{ моль}$$

8) При смешивании растворов хлорид натрия вступает в реакцию с оставшимся нитратом серебра(I). Так как $n(\ce{NaCl}) > n(\ce{AgNO3})_{	ext{ост}}$, хлорид натрия находится в избытке.

9) Количество хлорида натрия, прореагировавшего:

$$n(\ce{NaCl})_{	ext{прореаг}} = n(\ce{AgNO3})_{	ext{ост}} = 0{,}2 	ext{ моль}$$

10) Остаток хлорида натрия:

$$n(\ce{NaCl})_{	ext{ост}} = 0{,}6 - 0{,}2 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

11) Масса выпавшего хлорида серебра(I):

$$m(\ce{AgCl}) = 0{,}2 \cdot 143{,}5 = 28{,}7 	ext{ г}$$

12) Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн}} = m(\ce{AgNO3})_{	ext{р-ра}} + m(\ce{NaCl})_{	ext{р-ра}} - m(\ce{Ag}) - m(\ce{O2}) - m(\ce{AgCl})$$

$$m_{	ext{конечн}} = 1200 + 400 - 21{,}6 - 1{,}6 - 28{,}7 = 1548{,}1 	ext{ г}$$

13) Объём конечного раствора:

$$V_{	ext{конечн}} = \frac{m_{	ext{конечн}}}{ho_{	ext{конечн}}} = \frac{1548{,}1}{1} = 1548{,}1 	ext{ мл} = 1{,}5481 	ext{ л}$$

14) Концентрация хлорида натрия в конечном растворе:

$$C(\ce{NaCl}) = \frac{n(\ce{NaCl})_{	ext{ост}}}{V_{	ext{конечн}}} = \frac{0{,}4}{1{,}5481} \approx 0{,}26 	ext{ моль/л}$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии