Каково уравнение реакции, основанной на электролизе расплава хлорида натрия? Какой объем хлора (пересчитанный

Электролиз расплава хлорида натрия основан на разложении хлорида натрия на ионы:

\[2NaCl \rightarrow 2Na^+ + Cl^-\]

Во время электролиза на аноде происходит окисление иона хлора (Cl^-), половина молекул хлорида натрия образуют кислород (O2) и хлор (Cl2).

Итак, уравнение реакции на аноде:

\[2Cl^- \rightarrow Cl2 + 2e^-\]

Каждая двойка электронов соответствует одной молекуле хлора. Чтобы узнать объем хлора, выделившегося на аноде, нам необходимо знать количество прошедших зарядов через цепь, иначе называемое количеством электричества.

Количество электричества можно найти по формуле:

\[Q = I \cdot t\]

Где:
- \(Q\) - количество электричества (заряд), измеряемое в кулонах (C)
- \(I\) - сила тока, измеряемая в амперах (A)
- \(t\) - время в секундах (s)

Окончательно, чтобы найти количество выделившегося хлора, необходимо знать значение заряда (количество электричества) и число мольных зарядов в реакции.

Давайте предположим, что известно, что образовалось одно нарушение металла (натрий) и его масса составляет 0,1 г.

Молярная масса натрия равна 22,99 г/моль, из этого мы можем определить мольные заряды:

1 моль натрия = 1 моль зарядов = 2 фарада = 96 485 Кл

Теперь давайте найдем количество зарядов. Нам дана масса натрия, которое образовалось, но нам надо найти количество вещества, а затем перевести его в количество элементарных зарядов.

Количество вещества можно определить по формуле:

\[n = \frac{m}{M}\]

Где:
- \(n\) - количество вещества, измеряемое в молях (моль)
- \(m\) - масса вещества, измеряемая в граммах (г)
- \(M\) - молярная масса вещества, измеряемая в г/моль

Теперь мы можем найти количество зарядов:

\[Q = n \cdot N_A \cdot 2\]

Где:
- \(Q\) - количество зарядов (Кл)
- \(n\) - количество вещества (моль)
- \(N_A\) - постоянная Авогадро, равная \(6.022 \times 10^{23}\) зарядов/моль

Анод обычно представляет собой положительный электрод, ионизированные атомы (катионы) осаждаются на аноде. Все заряды, прошедшие через анод, соответствуют количеству металла, образовавшегося на аноде.

Добавим, что объем хлора, выделившегося на аноде, можно выразить через моль и их газовый закон:

\[V = \frac{n \cdot R \cdot T}{P}\]

Где:
- \(V\) - объем газа, измеряемый в литрах (л)
- \(n\) - количество вещества (моль)
- \(R\) - универсальная газовая постоянная, равная \(0,0821\) л * атм/моль * К
- \(T\) - температура, измеряемая в Кельвинах (К)
- \(P\) - давление, измеряемое в атмосферах (атм)

Теперь мы можем решить задачу, подставив все известные значения. Предположим, что мы провели электролиз при комнатной температуре, что означает около 25 °C или 298 К. Давайте также предположим, что давление было атмосферным (1 атм).

1. Найдем количество вещества натрия, образовавшегося в результате электролиза:

\[n = \frac{0.1}{22.99} = 0.0043 \, \text{моль}\]

2. Найдем количество зарядов:

\[Q = 0.0043 \cdot 6.022 \times 10^{23} \cdot 2 = 5.19 \times 10^{21} \, \text{Кл}\]

3. Найдем объем хлора, выделившегося на аноде:

\[V = \frac{0.0043 \cdot 0.0821 \cdot 298}{1} = 0.100 \, \text{л}\]

Таким образом, уравнение реакции на основе электролиза хлорида натрия будет:

\[2NaCl \rightarrow 2Na + Cl2\]

Объем хлора (пересчитанный на нормальные условия) выделившегося на аноде составит 0.1 литра.

Сделайте, пожалуйста, замечание, если что-то не ясно или если вам нужно подробнее разъяснить какой-либо шаг решения задачи.