Какой объём газа (н. у.) образовался при полном прореагировании газа, выделенного на аноде, с 500 мл раствора йодида

Для решения этой задачи нам понадобится использовать закон Гей-Люссака и формулу плотности.

1. Начнем с вычисления объема газа, образовавшегося при реакции. Для этого сначала нужно узнать количество вещества \( n \) газа на аноде. Для этого воспользуемся исходной информацией о растворе йодида калия.

Масса раствора \( m \) можно рассчитать по формуле:

\[ m = V \times \rho \]

где \( V \) - объем раствора йодида калия, равный 500 мл (или 0,5 л), а \( \rho \) - плотность раствора йодида калия, равная 1,1 г/мл.

Подставим значения в формулу:

\[ m = 0,5 \, \text{л} \times 1,1 \, \text{г/мл} = 0,55 \, \text{г} \]

Далее, для вычисления количества вещества \( n \) воспользуемся формулой:

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

где \( M \) - молярная масса йодида калия. Молярная масса составляющих йодида калия: \( M_K = 39 \, \text{г/моль} \), \( M_I = 127 \, \text{г/моль} \).

Молярная масса йодида калия \( M_{KI} \) равна:

\[ M_{KI} = M_K + 2 \times M_I \]

Подставим значения в формулу:

\[ M_{KI} = 39 \, \text{г/моль} + 2 \times 127 \, \text{г/моль} = 293 \, \text{г/моль} \]

Тогда количество вещества \( n \) будет равно:

\[ n = \frac{0,55 \, \text{г}}{293 \, \text{г/моль}} \approx 0,00188 \, \text{моль} \]

2. Теперь оценим, какой объем газа был выделен на аноде при реакции. Для этого воспользуемся законом Гей-Люссака, который утверждает, что объем газа пропорционален его количеству при постоянных условиях (температура и давление).

Полное прореагирование газа на аноде означает, что количество газа, выделенного на аноде, равно количеству газа в реакции. То есть, объем газа, образовавшегося при реакции, равен объему газа на аноде.

Таким образом, объем газа, образовавшегося при реакции, равен:

\[ V_{\text{газа}} = n \times V_{\text{молярный}} \]

где \( V_{\text{молярный}} \) - молярный объем газа при нормальных условиях, примерно равный 22,4 л/моль.

Подставим значения в формулу:

\[ V_{\text{газа}} = 0,00188 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 0,042 \, \text{л} \]

3. Теперь перейдем к вычислению массовой доли йодида калия в растворе. Массовая доля \( w \) определяется как отношение массы данного компонента к общей массе раствора.

Массовая доля йодида калия \( w_{\text{йодида калия}} \) равна:

\[ w_{\text{йодида калия}} = \frac{m_{\text{йодида калия}}}{m_{\text{раствора}}} \times 100\% \]

где \( m_{\text{йодида калия}} \) - масса йодида калия в растворе, \( m_{\text{раствора}} \) - общая масса раствора.

Масса йодида калия \( m_{\text{йодида калия}} \) равна:

\[ m_{\text{йодида калия}} = n_{\text{йодида калия}} \times M_{\text{йодида калия}} \]

где \( n_{\text{йодида калия}} \) - количество вещества йодида калия в растворе, \( M_{\text{йодида калия}} \) - молярная масса йодида калия.

Подставим значения в формулу:

\[ m_{\text{йодида калия}} = 0,00188 \, \text{моль} \times 293 \, \text{г/моль} \approx 0,55084 \, \text{г} \]

Общая масса раствора \( m_{\text{раствора}} \) равна:

\[ m_{\text{раствора}} = m_{\text{йодида калия}} + m_{\text{воды}} \]

где \( m_{\text{воды}} \) - масса воды в растворе. В данной задаче количество вещества воды не указано, поэтому предположим, что ее не добавляли и масса воды равна 0 г.

Тогда общая масса раствора будет равна массе йодида калия:

\[ m_{\text{раствора}} = 0,55084 \, \text{г} \]

И, наконец, подставив значения в исходную формулу, получим:

\[ w_{\text{йодида калия}} = \frac{0,55084 \, \text{г}}{0,55084 \, \text{г}} \times 100\% \approx 100\% \]

Таким образом, массовая доля йодида калия в этом растворе составляет 100%.