ГЛАВНАЯ » РЕШЕБНИК

2023-03-02   
Марганец получают электролизом водного раствора сульфата марганца (II) с инертными электродами. Определите, какая масса марганца получена, если на аноде собран кислород объемом 16,8 л (нормальные условия). Учтите, что выход кислорода количественный, а выход металла составляет 84%.


Решение:


Составляем уравнение электролиза раствора сульфата марганца (II) с инертными электродами. В растворе соль диссоциирует на ионы:

$MnSO_{4} \leftrightarrow Mn^{2+} + SO_{4}^{2-}$

Реакции на электродах:

$\left . \begin{matrix} катод (-) Mn^{2+} + 2e^{-} = Mn \\ анод (+) 2H_{2}O - 4e^{-} = 4H^{+} + O_{2} \end{matrix} \right | \begin{matrix} 2 \\ 1 \end{matrix}$
$\overline{ 2Mn^{2+} + 2H_{2}O \overset{электролиз}{ \rightarrow } 2Mn + 4H^{+} + O_{2}}$

или

$2MnSO_{4} + 2H_{2}O \overset{электролиз}{ \rightarrow} 2Mn+2H_{2}SO_{4} + O_{2}$

Определяем количество вещества кислорода, полученного при электролизе:

$n(O_{2}) = \frac{V(O_{2} )}{V_{m} }; n(O_{2} ) = \frac{16,8}{22,4} моль = 0,75 моль$.

Из уравнения электролиза следует:

$\frac{n(Mn)}{n(O_{2} )} = \frac{1}{2}; n(Mn) = 2n(O_{2} ); n(Mn) = 2 \cdot 0,75 моль = 1,5 моль$.

Масса марганца составляет:

$m(Mn) = n(Mn) M(Mn); n(Mn) = 1,5 \cdot 55 г = 82,5 г$.

Учитывая выход металла, находим массу реально полученного марганца.

$m_{p}(Mn) = \frac{m(Mn) \cdot \eta (Mn) }{100}; m_{p} (Mn) = \frac{ 82,5 \cdot 84}{100} г = 69,3 г$.