Рассчитать материальный баланс производства хлора методом электролиза водного раствора хлорида натрия: 2NaCl + 2Н2О = 2NaOH + Cl2 + Н2. Концентрация хлорида натрия в растворе 310 г/л. Плотность раствора при условиях электролиза 1,17 кг/л. Степень разложения 50 %. Расчёт вести на 1000 м3 хлора.
Для начала, нам нужно определить количество вещества хлорида натрия, содержащееся в 1 литре раствора. Для этого воспользуемся формулой:
количество вещества (в моль) = масса вещества (в граммах) / молярная масса вещества (в г/моль).
Молярная масса хлорида натрия (NaCl) = 22,99 г/моль + 35,45 г/моль = 58,44 г/моль.
Теперь рассчитаем количество вещества хлорида натрия в растворе:
Количество вещества хлорида натрия = (310 г/л) / (58,44 г/моль) = 5,31 моль/л.
Затем, мы должны рассчитать количество хлора, которое можно получить из 1 моля хлорида натрия.
На основе уравнения реакции электролиза: 2 NaCl + 2Н2О = 2 NaOH + Cl2 + Н2, видно, что при разложении 2 моль хлорида натрия, получается 1 моль хлора. То есть, соотношение хлора и хлорида натрия равно 1:2.
Теперь рассчитаем сколько моль хлора можно получить из 5,31 моль хлорида натрия:
Количество молей хлора = 5,31 моль/л хлорида натрия * (1 моль хлора / 2 моль хлорида натрия) = 2,66 моль/л.
Теперь нужно выяснить, сколько литров раствора с концентрацией 5,31 моль/л содержит 1000 м3 хлора. Для этого, применим формулу:
объем = количество вещества / концентрация.
Объем раствора = (2,66 моль/л) / (5,31 моль/л) = 0,5 л/л.
Теперь нам нужно рассчитать массу раствора, содержащего 1000 м3 хлора. Для этого, умножим объем 1000 м3 на плотность раствора:
Масса раствора = объем * плотность = 1000 м3 * 1,17 кг/л = 1170 т.
Также, в условии задачи указано, что степень разложения хлорида натрия составляет 50 %. Поэтому, мы можем получить только половину массы раствора в виде хлора.
Масса хлора = 1170 т * 0,5 = 585 т.
Таким образом, мы получим 585 т хлора при электролизе 1000 м3 хлора из раствора хлорида натрия.