Электролиз из Белавина)

Химия Неорганическая химия
1

Через 100 г раствора, содержащего хлорид калия (массовая доля 2,235 %) и Hg(NO3)2 (массовая доля 9,75 %) пропускали электрический ток. Электролиз прекратили, когда масса раствора уменьшилась на 5,165 %. Определите массовые доли веществ в конечном растворе и количества веществ, выделившихся на электродах.

Прошу помочь

2

Две реакции электролиза происходит, но первым в электролиз вступает KCl
2KCl+2H2O=2KOH+H2+Cl2
2Hg(NO3)2+2H2O=2Hg+4HNO3+O2
Образуются азотная кислота и гидроксид калия, они между собой вступают в реакцию:
HNO3+KOH=KNO3+H2O
Также происходит реакция:
2H2+O2=2H2O

n(KCl)=0.03
n(нитрата ртути)=0.03
∆m(раствора)=100•0.05165=5.165г

так как хлорид калия первым вступил в реакцию он должен прореагировать полностью,чтобы в реакцию вступил и нитрат ртути . Следовательно моль хлора=0.015 моль

5.165=0.015•71+201x+32(x/2-0.015/2)
x=0.02

Может быть вопрос почему x/2-0.015/2 , потому что 0.015/2 это моль кислорода которая прореагировала с водородом

n(Hg)=0.02
n(O2) =0.02/2-0.015/2=0.0025
n(Cl2)=0.015

Надеюсь дальше сможешь сам и надеюсь что ты понял моё решение

3 лайка
3

Хоть и y @DiasTaraz вышли красивые цифры в ответе, мне кажется, что решение немного другое.

Почему? В растворе KCl сущесвует в виде ионов, и электролизу необязательно идти по отдельному веществу. Также в растворе есть и катионы Hg2+, которые будут активнее восстанавливаться на катоде. Поэтому как бы в общем сначала будет реакция

HgCl_2 \rightarrow Hg + Cl_2

Дальше можно взять моль HgCl_2 как x и приравнять его массу к 5.165g , а потом отняв от начального количество найти массовые доли

Также даже если электролиз протекал бы как у тебя в задаче есть одна нестыковка. Водород не реагирует с Кислородом в обычных условиях.

image
image1308×260 64.9 KB

3 лайка
5

А какой должен быть конечный ответ?

6

ν(Hg) = 0,02 моль, ν(Cl2) = 0,015
моль. ν(О2) = 0,0025 моль; ω(HNO3)
= 0,664 %, ω(КNO3) = 3,2 %,
ω[Hg(NO3)2] = 3,43 %.
Как то так

8

У вас HgCl2 появился из-за того что у вас вышла реакция:
Hg(NO3)2+2KCl=HgCl2+2KNO3
Я правильно понял?

9

Он появился из-за того, что я рассматривал электролиз по ионам. В растворе все эти соли присутствуют как K^+, NO_3 ^-, Hg^{2+} , Cl^-, H^+. На анод пойдет хлор, поэтому и идет полуреакция :

2Cl^- - 2e^-\rightarrow Cl_2

На катоде же будет идти восстановление ртути, так как он самый активный для этого среди всех катионов :

Hg^{2+} + 2e^- \rightarrow Hg

И в общем если объединить эти реакции, то получится

HgCl_2 \rightarrow Hg + Cl_2
1 лайк
10

Ок, понял.

12

Второе решение:
Происходит реакция:

\ce{Hg(NO3)2 + 2KCl->Hg + Cl2 + 2KNO3}

Нитрат ртути в избытке значит реакция:

\ce{2Hg(NO3)2 + 2H2O->2Hg + 4HNO3 + O2}

5.165=0.015•201+0.015•71+201х+32•0.5х x=0.005
n(Hg)=0.015+0.005=0.02
n(Cl2)=0.015
n(O2)=0.5•0.005=0.0025
Первое решение неправильное ,@SanzharB спасибо за наводку, а то я чёт сильно тупонул

1 лайк
14

Думаю, было бы правильнее оформить это таким образом :
Несомненно, как и говорил @SanzharB , сперва электролизу будут подвергаться ионы Hg^{2+} и Cl^{-} , поскольку их восстановление энергетически выгоднее остальных ионов в р-ре (чем выше потенциал восстановления, тем выгоднее, поскольку ЭДС = E_{катод} - E_{анод} , и чем положительнее ЭДС, тем отрицательнее энергия Гиббса, что означает высокую степень самопроизвольности процесса).

K(-) :Hg^{2+} +2e \rightarrow Hg
A(+) : 2Cl^{-} \rightarrow Cl_{2} +2e

Поскольку электролиз подразумевает собой переход электронов с анода на катод, расчеты должны идти чисто по аноду. В таком случае, сначала электролизу количественно (т.е полностью) подвергается хлорид ионы, и n(e) = 0.03 моль. В таком случае, на катоде образуется 0.015 моль Hg .
Теперь, посчитаем массы ртути и хлора, которые удалились из раствора на этом этапе электролиза :

m(Hg) = 0.015*201 = 3.015 г
m(Cl_{2} = 0.015*71 = 1.065 г

Суммарная потеря массы раствора составит 3.015+1.065 = 4.08 г, значит электролиз на этом не остановился.
В оставшемся растворе имеются ионы Hg^{2+}, K^{+}, NO_{3}^{-} и сама вода. Отсюда нетрудно сделать вывод о том, что электролизу дальше будут подвергаться ионы Hg^{2+} и сама вода :

K(-) :Hg^{2+} +2e \rightarrow Hg
A(+) : 2H_{2}O \rightarrow O_{2} +4H^{+} + 4e

Пусть электролизу подвергалось х моль воды, тогда кол-во кислорода составит 0.5х моль, а кол-во ртути составит также х моль. По условию, 16x + 201x = 5.165 - 4.08 ; x = 0.005 моль

Суммарно, на электродах образуется 0.015+0.005 = 0.02 моль Hg , 0.015 моль Cl_{2} , 0.0025 моль O_{2} .

Таким образом, можно решить эту задачу, не используя шаблонный трюк с протеканием смежной реакции без объяснения, который приведен в примерах самого задачника :3

7 лайков