Question

Через 170 г 40%-ного раствора нитрата серебра пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 6,72 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 240 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Accepted Answer

Answer

Идея решения: при электролизе раствора $\ce{AgNO3}$ на катоде выделяется серебро и водород, на аноде — кислород; затем образовавшаяся кислота нейтрализуется щелочью, и нужно найти долю оставшегося $\ce{NaOH}$ в конечном растворе.

**Уравнения реакций:**

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

$$\ce{2H2O ->[электролиз] 2H2 ^ + O2 ^}$$

$$\ce{HNO3 + NaOH -> NaNO3 + H2O}$$

**Расчёты:**

1) Вычислим массу $\ce{AgNO3}$ в исходном растворе:

$$m_{\ce{AgNO3}} = 170 \cdot 0{,}4 = 68 	ext{ г}$$

2) Найдём количество вещества $\ce{AgNO3}$:

$$
u_{\ce{AgNO3}} = \frac{68}{170} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

3) Вычислим количество вещества кислорода, выделившегося на аноде:

$$
u_{\ce{O2}} = \frac{6{,}72}{22{,}4} = 0{,}3 	ext{ моль}$$

4) По уравнению электролиза $\ce{AgNO3}$ количество кислорода, образующегося при полном разложении соли:

$$
u_1(\ce{O2}) = \frac{0{,}4}{4} = 0{,}1 	ext{ моль}$$

5) Избыток кислорода образуется при электролизе воды:

$$
u_2(\ce{O2}) = 0{,}3 - 0{,}1 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

6) Количество водорода, выделившегося на катоде:

$$
u_{\ce{H2}} = 2 \cdot 0{,}2 = 0{,}4 	ext{ моль}$$

$$m_{\ce{H2}} = 0{,}4 \cdot 2 = 0{,}8 	ext{ г}$$

7) Масса выделившегося серебра:

$$m_{\ce{Ag}} = 0{,}4 \cdot 108 = 43{,}2 	ext{ г}$$

8) Масса выделившегося кислорода:

$$m_{\ce{O2}} = 0{,}3 \cdot 32 = 9{,}6 	ext{ г}$$

9) Количество образовавшейся азотной кислоты:

$$
u_{\ce{HNO3}} = 0{,}4 	ext{ моль}$$

10) Вычислим массу $\ce{NaOH}$ в добавленном растворе:

$$m_{\ce{NaOH}} = 240 \cdot 0{,}1 = 24 	ext{ г}$$

11) Количество вещества $\ce{NaOH}$:

$$
u_{\ce{NaOH}} = \frac{24}{40} = 0{,}6 	ext{ моль}$$

12) Количество $\ce{NaOH}$, вступившего в реакцию с кислотой:

$$
u_{	ext{прореаг.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}4 	ext{ моль}$$

13) Количество оставшегося $\ce{NaOH}$:

$$
u_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}6 - 0{,}4 = 0{,}2 	ext{ моль}$$

14) Масса оставшегося $\ce{NaOH}$:

$$m_{	ext{ост.}}(\ce{NaOH}) = 0{,}2 \cdot 40 = 8 	ext{ г}$$

15) Масса конечного раствора:

$$m_{	ext{конечн.}} = 170 + 240 - 9{,}6 - 0{,}8 - 43{,}2 = 356{,}4 	ext{ г}$$

16) Массовая доля оставшегося гидроксида натрия:

$$\omega_{\ce{NaOH}} = \frac{8}{356{,}4} = 0{,}0225 \approx 2{,}2\%$$

Задание №34Расчётные задачиЕГЭ по химии