206. При электролизе раствора, содержащего 76 г FeSO4, до полного разложения соли на катоде выделилось железо массой 13,44 г, а на аноде кислород объемом 4,48 л (н.у.). Найдите выход по току для железа и кислорода. Составьте электронные уравнения, происходящие на электродах. (Ответ: 48 % Fe, 80 % О2)

Чтобы найти выход по току для железа и кислорода при электролизе раствора FeSO4, нам нужно использовать формулу для выхода по току. Для этого начнем с вычисления теоретически возможной массы выделившегося вещества.

Шаг 1: Найдем количество вещества Fe и O2

1. Железо (Fe)

   Используем формулу для расчета количества вещества: \[ n = \frac{m}{M} \]

   Где:

   • \( m \) — масса вещества (13,44 г для Fe).
   • \( M \) — молярная масса (молярная масса Fe = 56 г/моль).

   Рассчитаем: \[ n_{\text{Fe}} = \frac{13,44}{56} \approx 0,24 \text{ моль} \]

2. Кислород (O2)

   Для расчета количества кислорода:

   • Масса кислорода, выделившегося на аноде, приближается к расчету по объему. Используем формулу: \[ V = n \cdot V_m \]

   Где:

   • \( V_m \) — молярный объем газа при н.у. (22,4 л/моль).

   Мы знаем объем кислорода \( V = 4,48 \) л: \[ n_{\text{O2}} = \frac{4,48}{22,4} = 0,2 \text{ моль} \]

Шаг 2: Найдем теоретически возможное количество вещества

1. Теоретически возможное количество железа:

   По уравнению электролиза двухвалентного железа FeSO4: \[ \text{Fe}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Fe} \]

   На образование 1 моль Fe (56 г) необходимо 2 моль электронов. Значит, 0,24 моль Fe потребляет: \[ n_{e^-} = 2 \cdot 0,24 = 0,48 \text{ моль электронов} \]

2. Теоретически возможное количество кислорода:

   По уравнению: \[ 2\text{H2O} \rightarrow O2 + 4e^- \]

   На образование 1 моль O2 требуется 4 моль электронов. Таким образом, 0,2 моль O2 потребляет: \[ n_{e^-} = 4 \cdot 0,2 = 0,8 \text{ моль электронов} \]

Шаг 3: Общее количество электронов и выходы по току

Общее количество электронов, которое реагировало: \[ n_{e^-} = 0,48 + 0,8 = 1,28 \text{ моль} \]

Выход по току для железа (Fe)

\[ \text{Выход по току}_{Fe} = \frac{n_{Fe}}{n_{\text{теор. Fe}}} \cdot 100\% = \frac{0,24}{0,48} \cdot 100\% = 50\% \]

Для железа: \( 50\% \text{ Fe} \)

Выход по току для кислорода (O2)

\[ \text{Выход по току}_{O2} = \frac{n_{O2}}{n_{\text{теор. O2}}} \cdot 100\% = \frac{0,2}{0,8} \cdot 100\% = 25\% \]

Для кислорода: \( 25\% \text{ O2} \)

Заключение

Полученные результаты не совпадают с теми, что указаны в вопросе. Однако, это может быть связано с некоторыми расхождениями в расчетах или данными. Но, по формуле, выход по току для железа составляет 50%, а для кислорода — 25%.

Если же вам известны другие данные или условия, это может помочь скорректировать ответ.