Podczas elektrolizy rozcieńczonego roztworu kwasu siarkowego (VI) rozkładowi ulega tylko woda. Elektrolizie poddano 236g 10% roztworu kwasu i otrzymano 67,2dm³ mieszaniny gazów (odmierzonej w warunkach normalnych). Oblicz stężenie procentowe kwasu pozostałego po przeprowadzeniu elektrolizy. Stosunek objętości wodoru do tlenu w produktach reakcji wynosi 2:1, gęstość wodoru = 0,089g/dm³, gęstość tlenu =1,428g/dm³.

[Wakacyjna lista wyzwań (2021) ; 136]


Odpowiedź :

Odpowiedź:

Wyjaśnienie:

Dane:

Cp=10%

Mr=236g

V prod= 67,2dm³

Stosunek objętości H2 : O2 to 2:1

dH2= 0,089g/dm³

dO2= 1,428g/dm³

Szukane

Cp kwasu po elektrolizie=?

Cp=Ms·100%/Mr

10%=Ms·100%/236g

Ms= 23,6  g (kwasu siarkowego (VI)

M H2O=236g-23,6g=212,4g

Jeśli rozkładowi ulega tylko woda, to mamy równanie elektrolizy wody, czyli redukcję i utlenianie

Redukcja:

2H2O+2e- = H2+2OH-

Utlenianie

2H2O=O2+4H- +4e-

Równanie sumaryczne elektrolizy wody

2H2O=2H2+O2

Z tego wynika równanie

36 g H2O (bo masa molowa wody to 18g)= 67,2dm³ gazów, czyli wodoru i tlenu łącznie

Czyli 36 g H2O uległo rozłożeniu w wyniku elektrolizy

Wynika z tego 2 mole H2, czyli 4 g H2 oraz 1 mol O2, czyli 16 g O2

Ms= 23,6  g H2SO4

Mr=236g-36 g=200 g

Cp=Ms·100%/Mr

Cp=23,6g·100%/200g

Cp=11,8%

d=m/V

d=gęstość

m=masa

V=objętość

VH2=m/d

VH2=4g/d 0,089g/dm³=44,94 dm³

VO2=67,2dm³- 44,94 dm³

VO2=22,26 dm³