Номер 9, страница 256 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Определите массу щёлочи и объём хлора, которые можно получить при электролизе раствора хлорида натрия, содержащего соль массой 1 кг. Превращению подвергается 82 % соли от исходного количества.

Дано:

$m_{исх}(NaCl) = 1 \text{ кг} = 1000 \text{ г}$

$\eta = 82 \% = 0.82$ (доля прореагировавшей соли)

Найти:

$m(NaOH) - ?$

$V(Cl_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции электролиза водного раствора хлорида натрия:

$2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$

В ходе реакции образуется щёлочь — гидроксид натрия (NaOH), и выделяются газы — водород ($H_2$) и хлор ($Cl_2$).

2. Определим массу хлорида натрия, которая подверглась электролизу. По условию, это 82% от исходной массы:

$m_{реаг}(NaCl) = m_{исх}(NaCl) \cdot \eta = 1000 \text{ г} \cdot 0.82 = 820 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(NaCl) = 23 + 35.5 = 58.5 \text{ г/моль}$

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) прореагировавшего хлорида натрия:

$n(NaCl) = \frac{m_{реаг}(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{820 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} \approx 14.017 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции найдем количество вещества образовавшейся щёлочи (NaOH) и хлора ($Cl_2$).

Из уравнения видно, что соотношение молей $n(NaCl) : n(NaOH) : n(Cl_2)$ равно $2 : 2 : 1$.

Следовательно, количество вещества щёлочи равно количеству вещества соли:

$n(NaOH) = n(NaCl) \approx 14.017 \text{ моль}$

Количество вещества хлора в два раза меньше, чем количество вещества соли:

$n(Cl_2) = \frac{1}{2} n(NaCl) = \frac{14.017 \text{ моль}}{2} \approx 7.0085 \text{ моль}$

6. Теперь можно рассчитать массу полученной щёлочи (гидроксида натрия):

$m(NaOH) = n(NaOH) \cdot M(NaOH) = 14.017 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} \approx 560.7 \text{ г}$

7. Рассчитаем объем выделившегося хлора. Объем газа будем считать при нормальных условиях (н.у.), где молярный объем любого газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot V_m = 7.0085 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 157.0 \text{ л}$

Ответ: масса полученной щёлочи составляет примерно 560.7 г, а объём хлора (при н.у.) — 157.0 л.