Mekkora térfogatú 5/5 tömegszázalékos 1, 054 g/cm3 sűrűségű nátronlúgot elektrolizáltunk grafitelektródok között 8 órán át 8A erősséggel, ha az elektrolízis végére az oldat NAOH tartalma m/m%-ban másfélszeresére nő?

Először is, az 5/5=1, de akkor azt simán 1-nek írták volna nem 5/5-nek, szóval szerintem ez 5,5 akart lenni. Amúgy ilyen feladatokban nem baj, ha nem látod rögtön a megoldásmenetet, elég, ha a meglévő adatokból próbálkozol, és akkor kijönnek olyan részeredmények, amikből már tovább tudsz haladni.

Adatok:

m/m%1=5,5%

rhó=1,054 g/cm^3

t=8h=8*60*60=28800s

I=8A=8C/s

(m/m%2)/(m/m%1)=1,5

m/m2=m/m%1*1,5=5,5%*1,5=8,25%

Q=I*t=8C/s*28800s=230400C

F=96500C/mol

n(elektron)=Q/F=2,388 mol

Az elektrolízis közben a NaOH-val nem történik semmi, itt vízelektrolízis történik:

2 H20 -> O2 + 2 H20

egy vízmolekula elektrolíziséhez 2 mol elektron átáramlása kell, mert az oxidion 2-szeresen negatív töltésű, tehát 2 elektront ad le az anódon, és a hidrogének meg csak 1-szeresen pozitívak, de egy vízmolekulában 2 hidrogénatom van, tehát ha ionos formában vannak jelen, két elektront kell felvenniük a katódon.

Ha az egész folyamat alatt összesen 2,388 mol elektron áramlott át, akkor ennek fele anyagmennyiségű víz tűnt el (vált hidrogénné és oxigénné):

víztartalom csökkenés=2,388 mol / 2 = 1,194 mol.

Ettől töményedett be a másfélszeresére. Ebből a két adatból kéne meghatározni az oldott anyagot.

mo=moa+mosz (mo:oldat tömege, moa:oldott anyag tömege, mosz: oldószer tömege)

moa=mo*((m/m%)/100%)

és a víz tömege: m=n*M=1,194 mol * 18 g/mol = 21,488 g

de az oldott anyag tömege nem változott!

moa2=moa1

mosz2=mosz1-21,488g

mo2=mo1-21,488g

mo1*0,055=(mo1-21,488)*0,0825

0,055mo1=0,0825mo1-1,7728

1,7728=0,0275mo1

mo1=1,7728/0,0275=64,464 g

Ebből most már a sűrűség ismeretében ez átszámítható térfogatra:

V=m/rhó=64,464g/1,054g/cm^3=61,162 cm^3. És ez a válasz a kérdésre.