Obliczamy liczbę moli tlenu, która w przeliczeniu na warunki normalne zajmuje objętość równą 560 cm³:

$V=560\mathrm{c}{\mathrm{m}}^3=0,56\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3$

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}& -& 22,4\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3\\ x& -& 0,56\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3\end{array}$

$x=\frac{1\mathrm{mol}\cdot 0,56\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}{22,4\mathrm{d}{\mathrm{m}}^3}$

$x=0,025\mathrm{mol}\left(\mathrm{O}{}_2\right)$

Aniony pochodzące od tlenowych kwasów nieorganicznych nie ulegają procesowi utleniania na anodzie podczas elektrolizy roztworów wodnych. Zamiast tego w układzie następuje anodowe utlenianie cząsteczek wody:

$\mathrm{A}(+):6\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \underset{0,025\mathrm{mol}}{\mathrm{O}{}_2\uparrow }+4\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}+\underset{0,1\mathrm{mol}}{4\mathrm{e}{}^{-}}$

Na podstawie stechiometrii równania zauważamy, że powstanie 1 mola gazowego tlenu prowadzi do wydzielenia 4 moli elektronów, które zostają zużyte do redukcji kationów metalu Me na katodzie. W układzie powstaje zatem:

$n_{\mathrm{e}{}^{-}}=4\cdot 0,025\mathrm{mol}$

$n_{\mathrm{e}{}^{-}}=0,1\mathrm{mol}$

elektronów.

Metal Me jest dwuwartościowy, dlatego zakładamy, że występuje w roztworze w postaci kationów Me²⁺. Na podstawie równania jego katodowej redukcji:

$\mathrm{K}(-):\mathrm{Me}{}^{2+}+\underset{0,1\mathrm{mol}}{2\mathrm{e}{}^{-}}\to \mathrm{Me}$

Obliczamy jaką liczbę moli metalu Me jesteśmy w stanie otrzymać w wyniku redukcji kationów Me²⁺ za pomocą 0,1 mola elektronów:

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}\mathrm{Me}& -& 2\mathrm{mol}\mathrm{e}{}^{-}\\ y& -& 0,1\mathrm{mol}\mathrm{e}{}^{-}\end{array}$

$y=\frac{1\mathrm{mol}\cdot 0,1\mathrm{mol}}{2\mathrm{mol}}$

$y=0,05\mathrm{mol}\left(\mathrm{Me}\right)$

Wiedząc, że masa wydzielonego metalu Me wynosiła m = 5,175 g wyznaczamy masę molową tego pierwiastka:

$n=\frac{m}{M}\Rightarrow M=\frac{m}{n}$

gdzie:

n - liczba moli,

m - masa,

M - masa molowa.

$M_{\mathrm{Me}}=\frac{5,175\mathrm{g}}{0,05\mathrm{mol}}$

$M_{\mathrm{Me}}=103,5\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

 

Odpowiedź: Masa molowa metalu Me wynosi 103,5 g/mol.

 

Uwaga!

Odpowiedź do zadania podana z tyłu książki jest nie poprawna. Aby ją otrzymać należy obliczenia stechiometryczne wykonać na podstawie błędnego równania anodowego utleniania cząsteczek wody z odpowiedzi do zadania 66b. W wyniku utworzenia 1 cząsteczki tlenu (O₂) - dwa atomy zmieniają swój stopień utlenienia z -II na 0 - oznacza to oddanie 4 moli elektronów na 1 mol powstałych cząsteczek O₂. Stosunek cząsteczek tlenu do elektronów w błędnym równaniu to 1:2.