Для решения данной задачи по электролизу водного раствора нитрата серебра, воспользуемся химическим уравнением реакции и законом Фарадея. Катодная полуреакция выглядит следующим образом:
Ag⁺(aq) + e⁻ -> Ag
Из условия задачи масса восстановленного серебра на катоде равна 2,16 г. Молярная масса серебра Ag составляет примерно 107,87 г/моль.
Теперь для расчёта количества электронов, перенесённых на катоде, используем формулу:
масса вещества = (количество вещества * молярная масса) / заряд электрона
2,16 г = (x * 107,87 г/моль) / 1
Отсюда x = 2,16 / 107,87 ≈ 0,02 моль
Поскольку каждый ион серебра Ag + Ag на катоде превращается в атом серебра, необходимо 0,02 моль электронов, что соответствует 0,02 моль серебра на катоде (2,16 г).
Масса серебра на аноде также равна 2,16 г (по закону сохранения массы), следовательно, выделился газ на аноде. Объём газа можно рассчитать по уравнению состояния газа, зная, что нормальные условия - это 0°C (273 K) и 1 атмосферное давление.
Объём газа (V) можно найти по формуле:
V = n * 22,4 л
где n - количество молей газа, выделившегося на аноде.
Таким образом, n = 0,02 моль, и V = 0,02 моль * 22,4 л/моль = 0,448 л.
Чтобы найти массовую долю кислоты в полученном растворе, необходимо учитывать массу раствора 250 г. Массовая доля кислоты в растворе будет равна:
массовая доля кислоты = (масса кислоты / масса раствора) * 100%
Допустим, что массовая доля AgNO₃ (нитрата серебра) в растворе будет Y%, тогда массовая доля HNO₃ (кислоты) будет равна (100% - Y%).
Надеюсь, данное объяснение поможет вам понять принципы решения данной задачи по электролизу и вычислению объёма газа в таких реакциях. Если у вас возникнут дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!
