Химия. Абакумова Н.А. - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Приняв во внимание, что одновременно происходит накопление ионов Na
+
в катодном пространстве и ионов SO
4
2–
в
анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей форме:
6H
2
O + 2Na
2
SO
4
= 2H
2
↑ + 4Na
+
+ 4OH
–
+ O
2
↑ + 4H
+
+ 2SO
4
2–
.
(у катода) (у анода)
Таким образом, одновременно с выделением водорода и кислорода образуется гидроксид натрия в катодном про-
странстве и серная кислота в анодном пространстве.
Количественная характеристика процесса электролиза определяется законами, установленными Фарадеем. Им мож-
но дать следующую общую формулировку (
закон Фарадея): «масса электролита, подвергшаяся превращению при элек-
тролизе
, а также массы образующихся на электродах веществ прямо пропорциональны количеству электричества,
прошедшего через раствор или расплав электролита
, и эквивалентным массам соответствующих веществ».
Закон Фарадея выражается следующим уравнением:
m = Э
m
It / F,
где m – масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества, г; Э
m
– его эквивалентная масса, г / моль; I –
сила тока, А;
t – время, с; F – постоянная Фарадея, 96 500 Кл / моль, т.е. количество электричества, необходимое для осу-
ществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.
П р и м е р 2. Ток силой 2,5 А, проходя через раствор электролита, за 30 мин выделяет из раствора 2,77 г металла.
Найти эквивалентную массу металла.
Р е ш е н и е. Решим уравнение Фарадея относительно эквивалентной массы металла и подставим в него данные за-
дачи (
m = 2,77 г; I = 2,5 A; t = 30 мин = 1800 с):
Э
m
= mF / (It) = 2,77 · 96 500 / (2,5 · 1800) = 59,4 г / моль.
П р и м е р 3. Ток силой 6 А пропускали через водный раствор серной кислоты в течение 1,5 часа. Вычислить мас-
су разложившейся воды и объемы выделившихся кислорода и водорода (условия нормальные).
Р е ш е н и е. Массу разложившейся воды находим из уравнения закона Фарадея имея в виду, что 1,5 часа = 5400 c и
Э
m
(Н
2
О) = 9 г / моль:
m (H
2
O) = Э
m
It / F = 9 · 6 · 5400 / 96 500 = 3,02 г.
При вычислении объемов выделившихся газов представим уравнение закона Фарадея в следующей форме:
V
0
= Э
V
It / F,
где V
0
– объем выделившегося газа при н.у.; Э
V
– эквивалентный объем газа, л / моль.
Э
V
водорода равен 11,2 л / моль, а кислорода – 5,6 л / моль, то получаем:
V
0
(H
2
) = 11,2 · 6 · 5400 / 96 500 = 3,76 л;
V
0
(O
2
) = 5,6 · 6 · 5400 / 96 500 = 1,88 л.
ЗАДАНИЯ
341. Проходя через раствор электролита, ток силой 2 А за 44 минуты выделяет 2,3 г металла. Определить эквива-
лентную массу и электрохимический эквивалент этого металла.
342. Электролиз раствора K
2
SO
4
проводили при силе тока 5 А в течении 3 часов. Составить электронные уравнения
процессов, происходящих на электродах. Каков объем газов при нормальных условиях выделится на катоде и аноде?
343. Сколько электричества надо пропустить через раствор LiCl, чтобы получить 2 кг LiOH. Cоставить схему элек-
тролиза.
344. При силе тока 2 А за 40 минут на катоде выделилось 4,542 г некоторого металла. Вычислить электрохимиче-
ский эквивалент этого металла в г
/ (А · ч).
345. При рафинировании меди током 25 А выделяется 112 г меди за 4 часа. Рассчитать выход по току.
346. Какую массу алюминия можно получить при электролизе расплава Al
2
О
3
, если в течение 1 часа пропускать ток
силой 20 000 А при выходе по току 85 %? Составить схему электролиза.
347. Через раствор соли Ni(NO
3
)
2
в течение 2,45 часа пропускали ток силой 3,5 А. Определить, на сколько граммов
за это время уменьшилась масса никелевого анода? Составить схему электролиза.
348. Определить силу тока, необходимую для процесса электролиза расплава хлорида магния в течение 10 часов при
выходе по току 85 %, чтобы получить 0,5 кг металлического магния.
349. При электролизе водного раствора хлорида цинка на аноде выделился хлор объемом 26,88 л (условия нормаль-
ные), а на катоде – цинк массой 62,4 г. Считая выход хлора количественным, определить выход цинка.
350. При электролизе водного раствора сульфата никеля(II) на катоде получили никель массой 177 г, выход которого

Страницы