Grüße chemweazle,
Berechnen Sie, welche Masse an Chlor-Gas bei dieser Elektrolyse pro Tag entstehen.
Zur Herstellung von Chlor-Gas wird eine wässrige Natriumchlorid-Lösung elektrolysiert. Die Stromstärke beträgt 300000 A.
M(Cl2) = 70,906 g / mol und F = 96485 C / mol, 1 C = 1 As
Anodische Oxidation der Chloridionen bei der Elektrolyse einer wäßrigen NaCl-Lsg.
Reaktionsgleichung zur Oxidation der Chloridionen an der Anode
2 Cl(-)(aq) → Cl2(g) ↑ + 2 e(-)
Pro mol enstehendem Chlorgas müssen 2 mol Elektronen von 2 mol Chloridionen an die Anode abgegeben werden, Es werden also 2 mol Chloridionen oxidiert, wobei die Anode 2 mol Elektronen aufnimmt.
Das Verhältnis von Stoffmenge an Chlor zur Stoffmenge an abgegeben Elektronen lautet :
$$\dfrac{1\cdot molCl_{2}}{2\cdot mol Elektronen}$$
Die Ladung von 2 mol Elektronen und ebenso von 2 mol Chloridionen entspricht 2 mol mal der Faraday-Konstante, Die Faraday-Konstante gibt die Ladung von 1 mol Elementarladungen an, also 96485 As pro mol Elementarladungen.
$$F = \dfrac{96485\cdot As}{1\cdot mol}$$
Die Ladung von 2 mol Elektronen, die von der Anode aufgenommen wurden, entspricht 2 mol multipliziert mit der Faraday-Konstante.
$$Q( 2 mol e^{(-)}) = n(e^{(-)})\cdot F = 2\cdot mol\cdot \frac{96485\cdot As}{1\cdot mol} = 192.970\cdot As$$
Für die Stoffmenge von 1 mol Chlorgas muß eine Ladung von Q = 192.970 As an die Anode abgegeben werden. 1 mol Chlorgas hat die Masse, m = n* M,
$$\dfrac{n(Cl_{2})}{Q} = \frac{1\cdot mol}{192.970\cdot As}$$
$$\dfrac{m(Cl_{2})}{Q} = \frac{1\cdot mol}{192.970\cdot As}\cdot M(Cl_{2})$$
$$\dfrac{m(Cl_{2})}{Q} = \frac{1\cdot mol}{192.970\cdot As}\cdot \frac{70,906\cdot g}{mol}$$
$$\dfrac{m(Cl_{2})}{Q} = \frac{70,906\cdot g}{192.970\cdot As}$$
Die Stromstärke ist konstant und beträgt: I = 300.000 A = 3 * 105 A
Die Elektrolysedauer, die Zeit, t, beträgt : t = 1 d = 24 h = 24 * 3600 s = 86400 s
Die Ladung, Q, die in 24 h ,also an 1 Tag, an die Anode abgegeben wird beträgt :
1 Tag = 1 d = 86400 s
Q = I * t = 300.000 A * 86400 s = 3 * 105 * 8,64 * 104 As = 25,92 * 109 As = 2,592 * 1010 As = 2,592 * 1010 C
Die Masse und die Stoffmenge an Chlorgas, die innerhalb von 1 Tag = 86400 s freigesetzt wird lautet :
$$m(Cl_{2}) = \dfrac{m(Cl_{2})}{Q}\cdot Q = \frac{70,906\cdot g}{192.970\cdot As}\cdot 2,592\cdot 10^{10}\cdot As$$
$$m(Cl_{2}) \approx 9,524193\cdot 10^{6}\cdot g = 9.524,193\cdot kg$$
Stoffmenge an Chlor , n(Cl2) , die innerhalb 24 h freigesetzt wird :
$$n(Cl_{2}) = \frac{n(Cl_{2})}{Q}\cdot Q = \frac{1\cdot mol}{192.970\cdot As}\cdot 2,592\cdot 10^{10}\cdot As$$
$$n(Cl_{2}) \approx 134.321,397\cdot mol \approx 134,321\cdot kmol$$
