Условие
При электролизе расплава хлорида натрия на катоде выделилось 4,6 г натрия. Какой объём хлора (при нормальных условиях) выделился на аноде? Сколько хлорида натрия разложилось?
Что известно и что ищем
- Известна масса продукта на катоде.
- Ищем объём второго продукта и массу исходного вещества.
- Ключ: сначала по уравнению электролиза определяем соотношение количеств вещества, потом переводим моли в объём и массу.
Ход решения
- Шаг 1. Записываем суммарное уравнение электролиза расплава: 2NaCl → 2Na + Cl₂. Из него видно соотношение: на каждые два моля натрия получается один моль хлора, а соли расходуется тоже два моля.
- Шаг 2. Переводим массу натрия в количество вещества. Молярная масса натрия — 23 г/моль, значит 4,6 г соответствуют 0,2 моль.
- Шаг 3. Считаем хлор по соотношению из уравнения. Натрия 0,2 моль, значит хлора вдвое меньше — 0,1 моль.
- Шаг 4. Переводим моли хлора в объём. Умножаем 0,1 моль на 22,4 л/моль и получаем 2,24 л при нормальных условиях.
- Шаг 5. Считаем массу разложившейся соли. Её количество вещества совпадает с количеством натрия — 0,2 моль; молярная масса хлорида натрия — 58,5 г/моль, значит масса равна 11,7 г.
- Шаг 6. Проверяем ответ по массам. Из 11,7 г соли получилось 4,6 г натрия и хлор массой 7,1 г; сумма совпадает с исходной массой. Это хорошая проверка: масса не теряется.
Проверь себя
- Ответ: на аноде выделилось 2,24 л хлора; разложилось 11,7 г хлорида натрия.
- Проверка вывода: соотношение 2 к 1 взято из суммарного уравнения; проверка по массе (11,7 г против 4,6 и 7,1 г) сходится.
- Ловушка: взять соотношение натрия и хлора как один к одному, не посмотрев на коэффициенты. Тогда объём хлора получится вдвое больше.
Как объяснить ребёнку
«Уравнение электролиза — это схема разбора: из двух молекул соли получаются два атома натрия и одна молекула хлора. Значит, натрия всегда вдвое больше по количеству вещества, и это правило позволяет посчитать всё остальное. А в конце проверяем себя «по весу»: сколько было соли, столько должно получиться металла и газа вместе».
Тема для отчёта родителю
«Расчёт по уравнению электролиза: от массы металла к объёму газа».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.