Электродные процессы при электролизе расплава гидроксида натрия: На катоде происходит редукция ионов натрия: Na+ + e- -> Na На аноде происходит окисление ионов гидроксида: 4OH- -> 2H2O + O2 + 4e- Для получения 1 кг натрия необходимо произвести электролиз 1/23 моль Na (молярная масса Na = 23 г/моль), что составляет примерно 43,48 г. Так как выход по току равен 35 %, то необходимо произвести электролиз 1 / 0,35 = 2,86 кг расплава гидроксида натрия. Масса кислорода, выделившегося на аноде, равна массе вещества, которое окислено на аноде: m(O2) = (4/1) * m(e-) = 4 * F * I * t / M(O2) где F - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), I - сила тока (А), t - время (с), M(O2) - молярная масса кислорода (32 г/моль). Из уравнения электродного процесса на аноде видно, что на каждые 4 моль электронов выделяется 1 моль кислорода. Следовательно, масса выделившегося кислорода равна: m(O2) = (1/4) * m(OH-) = 0,25 * V(O2) * ro(O2), где m(OH-) - масса ионов гидроксида, окисленных на аноде, V(O2) - объем кислорода (л), выделенного на аноде, ro(O2) - плотность кислорода при стандартных условиях (1,29 г/л). Исходя из массы 1 кг расплава гидроксида натрия, масса ионов гидроксида, окисленных на аноде, составит: m(OH-) = (1 / 2) * M(NaOH) * n(OH-) = (1 / 2) * 40 * 2,86 = 57,2 г, где M(NaOH) - молярная масса гидроксида натрия (40 г/моль), n(OH-) - количество ионов гидроксида, окисленных на аноде.В соответствии с законом Фарадея, количество вещества, осаждаемого на электроде при электролизе, пропорционально затраченному заряду. Формула закона Фарадея: m = zIt/M, где m - количество вещества, осажденного на электроде (в граммах), z - число электронов, переданных при реакции, I - ток, протекающий через раствор, t - время электролиза (в секундах), M - молярная масса вещества. Для получения 1 кг натрия необходимо определить количество моля натрия, которое соответствует массе 1 кг. Молярная масса натрия равна 23 г/моль, следовательно, количество молей натрия, необходимое для получения 1 кг, равно: n = m/M = 1000 г / 23 г/моль = 43,48 моль Так как выход по току составляет 35%, то количество натрия, которое будет получено, равно: n(Na) = n * 0,35 = 15,22 моль Для осаждения одного моля натрия необходимо передать 1 моль электронов. Масса электрона равна 9,11 × 10^-31 кг. Ток равен 2500 А, следовательно, заряд, протекающий через раствор за единицу времени, равен: q = It = 2500 А * 1 с = 2500 Кл Таким образом, заряд, необходимый для передачи 15,22 моль электронов, равен: Q = n(Na) * F = 15,22 моль * 96500 Кл/моль = 1,47 × 10^6 Кл Время, необходимое для передачи этого заряда, равно: t = Q/I = 1,47 × 10^6 Кл / 2500 А = 588 с Таким образом, для получения 1 кг натрия при электролизе расплава гидроксида натрия при силе тока 2500 А необходимо около 10 минут (588 с). Чтобы найти объём кислорода, который был выделен, необходимо знать, сколько электронов было передано на электрод кислородного газа при электролизе. Это можно найти из электродных процессов. Электродные процессы: На катоде происходит редукция воды: 2H2O + 2e- -> H2↑ + 2OH- На аноде происходит окисление гидроксида натрия: 4OH- -> O2↑ + 2H2O + 4e- В данной задаче нам дан выход по току, который равен 35%. Это значит, что 35% от общего количества пройденного тока было использовано для электролиза гидроксида натрия, а оставшиеся 65% были использованы для выделения кислорода на аноде. Молярная масса Na = 23 г/моль, следовательно, для получения 1 кг натрия нужно использовать 1000 г / 23 г/моль = 43,48 моль Na. Подробнее в комментариях.