Через водный раствор гидроксида натрия (NaOH) пропускали в течение 160,8 минут постоянный электрический ток силой 10 А. Электроды инертные. Определите, какие вещества и в каком количестве образовались на электродах.

При электролизе водного раствора гидроксида натрия (NaOH) с инертными электродами на катоде выделяется водород (H₂), а на аноде — кислород (O₂).

Решим задачу поэтапно.

Дано:

• Сила тока: $I = 10$ А

• Время электролиза: $t = 160{,}8$ мин

• Электроды инертные

• Электролит — водный раствор NaOH

Найти: вещества, образовавшиеся на электродах, и их количество.

1. Определяем процессы на электродах

Гидроксид натрия в водном растворе полностью диссоциирует на ионы:

На катоде (отрицательном электроде) происходит восстановление воды с выделением водорода:

Ионы натрия не восстанавливаются, поскольку в водном растворе вместо них восстанавливается вода.

На аноде (положительном электроде) происходит окисление гидроксид-ионов с выделением кислорода:

Суммарное уравнение электролиза:

Таким образом, NaOH служит электролитом, обеспечивающим проводимость раствора, и суммарно не расходуется.

2. Вычисляем электрический заряд

Переведём время в секунды:

Заряд, прошедший через раствор:

3. Определяем количество электронов

Используем закон Фарадея:

где $F=96485$ Кл/моль — постоянная Фарадея.

Следовательно, через электролит прошёл заряд, соответствующий приблизительно 1 молю электронов.

4. Определяем количество водорода на катоде

Уравнение катодного процесса:

Из уравнения следует, что для образования 1 моль водорода необходимо 2 моль электронов.

Поэтому:

Масса выделившегося водорода:

При нормальных условиях объём водорода:

5. Определяем количество кислорода на аноде

Уравнение анодного процесса:

Из уравнения видно, что для образования 1 моль кислорода необходимо отдать 4 моль электронов.

Следовательно: