Через 520 г 16,1%-го раствора сульфата цинка пропускали электрический

Решение по шагам

1. 1

   Как рассуждать

   Запишем уравнения реакций, проходящих при электролизе: $2ZnSO_4$ + 2H_2$O \longrightarrow 1,5 cm\scriptsize эл. ток 2Zn\downarrow$ + O_2$\uparrow$ + 2H_2$SO_4$ ( 1 ) ,$$2H_2$O \longrightarrow 1,5 cm\scriptsize эл. ток 2H_2$\uparrow$+ O_2$\uparrow$( 2 )$ Определим количества веществ и массу раствора после пропускания электрического тока. Пусть количество кислорода, выделившегося на аноде по реакции 1 $\nu_1\rm ( O_2 ) = \it xмоль$ , а количество кислорода, выделившегося на аноде по реакции 2, — $\nu_2\rm ( O_2 ) = \it yмоль$ $\nu_прореаг.\rm ( ZnSO_4 ) = \nu\rm ( Zn ) = \nu\rm ( H_2SO_4 ) =2 \it x$ $\nu\rm ( H_2 ) = 2 \it y$ $\it m_исх\rm ( ZnSO_4 ) = 520 \cdot 0,161 = 83,72г$ Так как по условию дано, что $\it V \rm ( O_2 ) = \it V \rm ( H_2 ) ,$ то: $\nu\rm ( H_2 ) =\nu_1\rm ( O_2 ) + \nu_2\rm ( O_2 ) , т. е.2\it y=y + \it x , т. е.\it y=\it x$ $\it m\rm=\nu\rm \cdot M\rm$ $\it m_прореаг.\rm ( ZnSO_4 ) =322 \it x \rm г, \it m\rm ( Zn ) =130 \it x \rm г, \it m\rm ( H_2 ) =$ $=4 \it x \rm г, \it m_1\rm ( O_2 ) =32 \it x \rm г, \it m_2\rm ( O_2 ) =32 \it x \rm г$ $\it m_прореаг.\rm ( ZnSO_4 ) =322 \it x \rm г, \it m\rm ( Zn ) =$ $=130 \it x \rm г, \it m\rm ( H_2 ) =4 \it x \rm г, \it m_1\rm ( O_2 ) =$ $=32 \it x \rm г, \it m_2\rm ( O_2 ) =32 \it x \rm г$ Масса раствора после электролиза уменьшилась на массы цинка, водорода и кислорода: $\it m_2\rm ( раствора ) = \it m_раствора\rm ( ZnSO_4 ) - \it m\rm ( Zn ) - \it m\rm ( H_2 ) - \it m_1\rm ( O_2 ) - \it m_2\rm ( O_2 )$ $\it m_2\rm ( раствора ) = \it m_раствора\rm ( ZnSO_4 ) минус$ $минус \it m\rm ( Zn ) - \it m\rm ( H_2 ) - \it m_1\rm ( O_2 ) - \it m_2\rm ( O_2 )$ $\it m_2\rm ( раствора ) = 520 - 130 \it x \rm - 4 \it x \rm - 32 \it x \rm - 32 \it x \rm= 520 - 198 \it x \rmг$ Массовая доля сульфата цинка в растворе после электролиза: $\omega_1\rm ( ZnSO_4 ) = \frac{\it m_исх\rm ( ZnSO_4 ) - \it m_прореаг.\rm ( ZnSO_4 )}{\it m_2\rm ( раствора )} = \frac{83,72 - 322 \it x \rm}{520 - 198 \it x \rm} = 0,103$ $\omega_1\rm ( ZnSO_4 ) = \frac{\it m_исх\rm ( ZnSO_4 ) - \it m_прореаг.\rm ( ZnSO_4 )}{\it m_2\rm ( раствора )} =$ $= \frac{83,72 - 322 \it x \rm}{520 - 198 \it x \rm} = 0,103$ $x = 0,1моль$ Количества веществ в растворе после пропускания электрического тока: $\it m_не прореаг.\rm ( ZnSO_4 ) = 83,72 - 32,2 = 51,52 г$ $\nu_прореаг.\rm ( ZnSO_4 ) = \frac{51,52}{161} = 0,32моль$ $\nu\rm ( H_2SO_4 ) =2 \it x \rm= 0,2моль$ Масса раствора после электролиза: $\it m_2\rm ( раствора ) = 500,2г$