Номер 1324, страница 204 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1324. Рассчитайте массу калия, образующегося при электролизе, если через расплав хлорида калия пройдёт $12,04 \cdot 10^{24}$ электронов.

Дано:

Число электронов, N(e^-) = $12.04 \cdot 10^{24}$

Постоянная Авогадро, N_A = $6.02 \cdot 10^{23}$ моль^-1

Найти:

Массу калия, m(K) - ?

Решение:

При электролизе расплава хлорида калия (KCl) на катоде происходит восстановление ионов калия, а на аноде — окисление хлорид-ионов. В расплаве соль диссоциирует на ионы:

$KCl \rightarrow K^+ + Cl^-$

Процесс на катоде (отрицательном электроде), где образуется металлический калий, описывается следующим уравнением:

Катод (-): $K^+ + 1e^- \rightarrow K^0$

Из этого уравнения видно, что для получения одного атома калия требуется один электрон. Следовательно, для получения 1 моль атомов калия требуется 1 моль электронов.

1. Найдем количество вещества (моль) электронов, прошедших через расплав, используя число Авогадро:

$\nu(e^-) = \frac{N(e^-)}{N_A}$

$\nu(e^-) = \frac{12.04 \cdot 10^{24}}{6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 2 \cdot 10^1 = 20 \text{ моль}$

2. Согласно уравнению реакции на катоде, количество вещества образовавшегося калия равно количеству вещества электронов, участвовавших в реакции:

$\frac{\nu(K)}{1} = \frac{\nu(e^-)}{1}$

$\nu(K) = \nu(e^-) = 20 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу калия, зная его количество вещества и молярную массу. Молярная масса калия (K) составляет примерно 39 г/моль.

$m(K) = \nu(K) \cdot M(K)$

$m(K) = 20 \text{ моль} \cdot 39 \text{ г/моль} = 780 \text{ г}$

Ответ: масса калия, образующегося при электролизе, равна 780 г.