Количество вещества, выделенного при электролизе, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшему через раствор
Количество различных веществ, выделенных одним и тем же количеством электричества, прямо пропорционально их молярным массам электрохимических эквивалентов. Оба закона Фарадея можно выразить общей формулой: mв = Mэк (В) ∙ I ∙ τ = Mэк (В) ∙ Q = , (4) где: mв – масса окисленного или восстановленного вещества B, г; Мэк (В) – молярная масса электрохимических эквивалентов вещества В, г/Кл; I – сила тока, А; τ – время, с; Q = I∙ τ –количество электричества, Кл; Мэк(В) – молярная масса эквивалентов вещества В, г/моль. Количество образовавшихся веществ можно рассчитать, используя законы электролиза по формуле (4): а) масса выделившегося водорода = = = 2,238 г; M = 1,0 г/моль;
б) масса выделившегося хлора = = = 79,46 г; M = 35,5 г/моль; в) масса образовавшегося в растворе гидроксида магния = = = 62,24 г; = 35,5 г/моль; Пример 6. Какое количество кислорода выделяется на аноде при электролизе водного раствора сульфата меди, если на катоде выделяется 35 г меди? Решение. В соответствии с законом М. Фарадея на электродах окисляется или восстанавливается эквивалентное количество веществ. Определяем эквивалентное количество меди, выделившейся на катоде: nCu = = = 1,101 моль; = = = 31,77 г/моль; Если на катоде выделилось 1,101 моль меди, то на аноде выделится 1,101моль кислорода ( = 8 г/моль), тогда mO = nO ∙ = 1,101∙8 = 8,808 г. Пример 7. Определите время, необходимое для получения 150 г металлического натрия при электролизе расплава хлорида натрия, если сила тока 2000 А. а выход по току m = 55%. Сколько литров хлора при этом образуется? Условия считать нормальными. Решение. При электролизе расплава хлорида натрия NaCl на электродах протекают процессы: А(+): 2Сl – – 2 ē = Сl2 К(–): 2Na+ + 2 ē = 2Na. При электролизе количество восстановленного или окисленного вещества всегда меньше, чем должно получиться согласно законам Фарадея. Это объясняется тем, что наряду с основными электродными процессами окисления и восстановления протекают побочные процессы, например, реакция взаимодействия образовавшегосявещества с электродом или электролитом или выделение, наряду с металлом, водорода и др. Поэтому дляучета той части прошедшего через электролитэлектричества, которая расходуется на получение желаемого продукта, введено понятие «выход по току». Выход по току μ – отношение массы полученного вещества в данных условиях электролиза к массе, теоретически вычисленной на основании закона Фарадея: . (5) Время, необходимое для получения 150 г металлического натрия, определяем по формуле (5): = = 572,13 c; = 23,0 г/моль; Объем хлора: = = 73,043 л. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
241. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на кобальтовых электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли NiSO4 в стандартных условиях, при активности ионов никеля = 1 моль/л (среда кислая, рН < 7), температуре 298 K, плотности тока i = 10 А/м2, = + 2,01 В. 242. Один из способов промышленного получения кальция – электролиз расплава CaCl2 . Какая масса металла будет получена, если известно, что в результате электролиза выделился хлор объемом 896 л при нормальных условиях? 243. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на электродах из золота (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли NaBr в атмосфере воздуха, при активности ионов натрия = 1 моль/л (среда нейтральная, рН = 7), температуре 298 K, плотности тока i = 10 А/м2. 244. Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов и рассчитайте теоретический потенциал разложения водного раствора NiSO4 при электролизе на платиновых электродах при стандартных условиях (среда кислая, рН < 7), = + 2,01 В. Ответ: UT = 1,479 B. 245. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на кобальтовых электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли в стандартных условиях, при активности ионов кальция = 1 моль/л (среда кислая, рН < 7), температуре 298 K, плотности тока i = 10 А/м2. 246. Какой промежуток времени (мин) следует пропускать ток силой 0,5 А через раствор AgNO3 до выделения 0,27 г серебра? Ответ: 8 мин. 247. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на кадмиевых электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли СuSО4 в стандартных условиях, при активности ионов меди = 1 моль/л (среда кислая, рН < 7), температуре 298 K, плотности тока i = 10 А/м2, = + 2,01 В. 248. При электролизе расплава KCl на катоде выделился калий массой 7,8 г. Определите объем хлора, который выделился на аноде при нормальных условиях. 249. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на графитовых электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли NaF в атмосфере воздуха, при активности ионов натрия =1 моль/л (среда нейтральная, рН = 7), температуре 298 K и плотности тока i = 10 А/м2. 250. При электролизе водного раствора AgNO3 в течение 50 мин и силе тока 3А на катоде выделилось 9,6 г серебра. Определите выход по току. Ответ: 95,4%. 251. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на медных электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли NiCl2 в атмосфере воздуха, при активности ионов никеля = 1 моль/л (среда кислая, рН < 7), температуре 298 K, плотности тока i = 10 А/м2. 252. При электролизе раствора AgNO3 с инертными электродами (условия стандартные) на аноде выделился кислород массой 12 г. Какая масса серебра образовалась при этом? Ответ: 162 г. 253. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на железных электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли CdSO4 в атмосфере воздуха, при активности ионов кадмия = 1 моль/л (среда кислая, рН < 7), температуре 298 K и плотности тока i = 10 A/м2. 254. Вычислите массу серебра, выделившегося на катоде при пропускании тока силой 6 А через раствор AgNO3 в течение 30 мин. Ответ: 12 г. 255. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на медных электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли KI в атмосфере воздуха, при активности ионов калия = 1 моль/л (среда кислая, рН < 7), температуре 298 K, плотности тока i = 10 А/м2. 256. При электролизе водного раствора Сr2(SО4)3 током силой 2 А масса катода увеличилась на 8 г. Определите промежуток времени, в течение которого проводили электролиз. Ответ: 6,19 ч. 257. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на кобальтовых электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора щелочи КOH в атмосфере воздуха, при активности ионов калия = 1 моль/л (среда щелочная, рН > 7), температуре 298 K, плотности тока i = 10 А/м2. 258. Через раствор соли Ni(NO3)2 в течение 2,45 часов пропускали ток силой 3,5 А. Определите, на сколько граммов за это время уменьшилась масса никелевого анода. Ответ: 9,39 г. 259. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов, протекающих на никелевых электродах (с учетом перенапряжения) при электролизе водного раствора соли Cr2(SO4)3 в атмосфере воздуха, при активности ионов хрома = 1 моль/л (среда щелочная, рН > 7),температуре 298 K, плотности тока i =10 A/м2, = + 2,01 В. 260. При рафинировании меди током 25А за 4 часа выделяется 112 г меди. Рассчитайте выход по току. Ответ: 94,4 %.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (3845)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |