Электролиз 33 задача

[Dino2312]

895 г 18%-ного раствора нитрата марганца подвергли электролизу. Процесс остановили, когда массовая доля воды в растворе стала равна 84,88%. Газы, выделившиеся на электродах, смешали и взорвали. После охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры оказалось, что объем газа уменьшился в 7 раз по сравнению с исходной смесью. Вычислите массу 10%-ного раствора соляной кислоты, который потребуется для растворения металла, полученного в ходе электролиза

[Вольный Сяншен]

Сначала пишем уравнения электролиза:

1)   2Mn(NO3)2 + 2H2O  = 2Mn + 4HNO3 + O2

2)   2H2O = 2H2 + O2

Сжигание газов: 2H2 + O2(2) + nO2(1) = 2H2O + nO2(1) , объём уменьшился в 7 раз, значит сумма левых газовых коэффициентов в 7 раз больше правых, т.е. 2+1+n=7n, откуда n=0.5.

Отсюда выделившихся массы водорода и кислорода можно выразить через массу выделившегося марганца (примем за Х): m (O2)(1)=16/55Х, m (O2)(2)=2m (O2)(1)=32/55Х, m (Н2)(2)=1/8m (O2)(2)=1/4m (O2)(1)=4/55Х.

- из этого складывается потеря массы раствора после электролиза, тогда масса полученного раствора m(р-ра 2)=895-1.945Х.

Дальше вычисляете массу воды во втором растворе как разницу между исходным количеством и потерей воды в реакциях (1) и (2) - их также выражаем через Х, отсюда через концентрацию вычисляем массу второго р-ра и подставляем вместо m(р-ра 2). Вычисляем Х (массу марганца), а дальше уже считаем соляную к-ту.

 

Весь этот гемор в самом деле в ЕГЭ бывает, или это изврат авторов тестов?

 

[M_GM]

Интересно, пришли ли вы таким путём к ответу?

[Вольный Сяншен]

26.04.2022 в 17:09, M_GM сказал:

Интересно, пришли ли вы таким путём к ответу?

Да, посчитал. Наверно есть попроще алгоритм, но что-то другого в голову не пришло, туплю наверно.

[M_GM]

26.04.2022 в 18:57, Вольный Сяншен сказал:

Да, посчитал. Наверно есть попроще алгоритм, но что-то другого в голову не пришло, туплю наверно.

Но это только слова.

А численного результата, позволяющего убедиться в правильности алгоритма видимо нет.

[Вольный Сяншен]

26.04.2022 в 23:59, M_GM сказал:

Но это только слова.

А численного результата, позволяющего убедиться в правильности алгоритма видимо нет.

Ну чо, 22.2г марганца у меня получилось, посчитал для себя для интереса. Соляную не считал, это уж совсем 8 класс.

[M_GM]

Разберём подробнее.

Начнём с исходного раствора. Нетрудно посчитать, что он содержит 161 г (0,9 моль) нитрата марганца

и 734 г воды.

При электролизе протекают две реакции:

1)   2Mn(NO3)2 + 2H2O  = 2Mn + 4HNO3 + O2

2)   2H2O = 2H2 + O2

Примем, что в них разложилось х моль  Mn(NO3)2, и у моль воды

При этом в реакции 1 выделилось 0,5х моль кислорода,

в реакции 2 - у моль водорода и 0,5у моль кислорода, всего газов выделилось у + 0,5у + 0,5х моль

При взрыве, газы входившие в состав воды снова соединились: 2H2 + O2 = 2H2O

и остался только избыточный кислород, полученный в реакции 1:  0,5х моль

Количества вещества газов относятся как их объёмы, и то, что объём исходной смеси газов был в 7 раз больше 

можно отразить следующим равенством  у + 0,5у + 0,5х = 7*0,5х

откуда получаем у = 2х - т.е. воды разлагалось в 2 раза больше, чем соли.

Учитывая это, скажем, что при электролизе  выделилось всего 2х моль водорода и 1,5х моль кислорода,

Их массы соответственно равны 4х г (водород) и 48х г(кислород)

Одновременно из раствора ушло х моль марганца массой 55х г

Масса раствора после электролиза будет равна 895-107х г

Баланс воды. Учтем, что вода участвовала в реакции 1, где её израсходовалось х моль

и в реакции 2 - в количестве 2х моль. Всего 3х моль,  массой 54х г 

в растворе 2 осталось  734-54х  г воды. Массовая доля воды во втором растворе нам дана,

что позволяет составить уравнение:

  734-54х = (895-107х)*0,8488

решая которое, получаем: х = 0,7 (моль) 

откуда масса восстановленного марганца будет равна 55х = 38,35 г

после чего действительно нетрудно посчитать массу соляной кислоты