Вопрос школьника
При электролизе расплава хлорида кальция на аноде был получен хлор объемом 112 л (нормальные условия), а на катоде — кальций массой 180 г. Считая, что массовая доля выхода хлора равна 100%, определите массовую долю выхода кальция.
Ответ от учителя
При электролизе расплава хлорида кальция на аноде происходит окисление хлорида кальция до хлора и кислорода:
CaCl2 → Ca2+ + 2Cl-
2Cl- → Cl2 + 2e-
На катоде происходит восстановление катиона кальция до металлического кальция:
Ca2+ + 2e- → Ca
Из условия задачи известен объем выделенного хлора на аноде — 112 л (нормальные условия). При нормальных условиях объем газа равен его молярному объему при стандартных условиях (0°C и 1 атм), т.е. 1 моль газа занимает 22,4 л. Следовательно, количество выделенного хлора можно определить по формуле:
n(Cl2) = V(Cl2) / Vm(Cl2) = 112 / 22,4 = 5 моль
Так как массовая доля выхода хлора равна 100%, то количество выделенного кальция на катоде равно количеству электронов, которые протекли через электролит:
n(Ca) = 2 * n(Cl2) = 10 моль
Масса выделенного кальция может быть определена по его молярной массе:
m(Ca) = n(Ca) * M(Ca) = 10 * 40 = 400 г
Таким образом, массовая доля выхода кальция равна:
m(Ca) / m(CaCl2) = 400 / (40 + 2*35.5) = 0.64 или 64%
