Физические основы общей химии. Балданова Д.М - 68 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

где N – число единиц заряда;
υ
скорость движения зарядов;
λ
проводимость; E – напряженность внешнего поля, дейст-
вующая на систему зарядов;
СГСe
10
108,4
−
⋅= величина эле-
ментарного заряда.
Приведенным выражениям (5.11) соответствуют два экви-
валентных представления количества электричества
Q :
⋅=
⋅=
tIQ
eNQ
, (5.12)
где
I
сила тока, А; t время электролиза, с. Значение коли-
чества зарядов N можно представить в виде:
Aэ
NnN ⋅= ,
где
э
э
M
m
n =
число эквивалентов электролита (см. с.13);
A
N число Авогадро.
Известно, что
eNF
A
⋅=
есть число Фарадея. Подставляя данные величины в выражения
(5.12), получим:
tIF
M
m
э
⋅=⋅ . (5.13)
Из данного уравнения (5.13) следует, что масса выделивше-
гося вещества равна:
F
tIM
m
э
⋅⋅
=
, (5.14)
где
e
э
n
M
M =
молярная масса эквивалента вещества;
e
n
число принятых или отданных электронов;
96500
=
F Кл.
Если при электролизе образуются газообразные вещества,
уравнение (5.14) можно представить в виде:
F
tIV
V
э
⋅⋅
=
, (5.15)
132
где
V – объем образующегося газа при н.у.; V
э
– эквивалентный
объем, равный молярному объему 22,4 л при н.у., деленному на
число электронов, образующих химическую связь в молекуле
(см. с.12).
Таким образом, уравнения (5.14) и (5.15) представляют со-
бой
закон Фарадея:
Массы образующихся на электродах веществ прямо про-
порциональны количеству электричества, прошедшего через
раствор или расплав электролита.
Массы веществ, образующихся на электродах при прохо-
ждении одинакового количества электричества, относятся друг
к другу как массы их эквивалентов.
Во многих случаях на практике вследствие побочных про-
цессов на электродах образуется меньше вещества, чем соответ-
ствует прошедшему через раствор электричеству. В этом случае
вводят понятие «выход по току»:
%100
.
.
T
⋅=
теор
факт
m
m
η
. (5.16)
Тогда масса или объем выделившегося вещества с учетом
выражения (5.16) определяются следующими соотношениями:
F
tIM
m
Tэ
η
⋅
⋅
⋅
= ; (5.17)
F
tIV
V
Tэ
η
⋅
⋅
⋅
=
. (5.18)
Пример 10. Ток силой 5 А пропускали через водный рас-
твор нитрата натрия в течение 30 мин. Определить массу разло-
жившейся воды и объем выделившихся кислорода и водорода
(условия нормальные).
Решение. Запишем уравнение электролиза водного раство-
ра нитрата натрия:
-
33
NONaNaNO +↔
+
−
K
+
A
−+
+↔ OHHOH
2
133 
где N – число единиц заряда; υ  скорость движения зарядов;       где V – объем образующегося газа при н.у.; Vэ – эквивалентный
λ  проводимость; E – напряженность внешнего поля, дейст-         объем, равный молярному объему 22,4 л при н.у., деленному на
                                                                  число электронов, образующих химическую связь в молекуле
вующая на систему зарядов; e = 4,8 ⋅ 10 −10 СГС  величина эле-   (см. с.12).
ментарного заряда.                                                       Таким образом, уравнения (5.14) и (5.15) представляют со-
     Приведенным выражениям (5.11) соответствуют два экви-        бой закон Фарадея:
валентных представления количества электричества Q :                     Массы образующихся на электродах веществ прямо про-
                         Q = N ⋅e                                порциональны количеству электричества, прошедшего через
                                  ,                 (5.12)       раствор или расплав электролита.
                        Q = I ⋅ t                                       Массы веществ, образующихся на электродах при прохо-
где I  сила тока, А; t  время электролиза, с. Значение коли-    ждении одинакового количества электричества, относятся друг
чества зарядов N можно представить в виде:                        к другу как массы их эквивалентов.
                         N = nэ ⋅ N A ,                                  Во многих случаях на практике вследствие побочных про-
                                                                  цессов на электродах образуется меньше вещества, чем соответ-
            m
где n э =       число эквивалентов электролита (см. с.13);       ствует прошедшему через раствор электричеству. В этом случае
            Mэ                                                    вводят понятие «выход по току»:
N A  число Авогадро.                                                                          mфакт.
                                                                                        ηT =            ⋅ 100% .            (5.16)
     Известно, что                                                                             mтеор.
                          F = NA ⋅e                                    Тогда масса или объем выделившегося вещества с учетом
есть число Фарадея. Подставляя данные величины в выражения        выражения (5.16) определяются следующими соотношениями:
(5.12), получим:                                                                            M э ⋅ I ⋅ t ⋅ ηT
                         m                                                               m=                   ;             (5.17)
                            ⋅ F = I ⋅t .              (5.13)                                      F
                         Mэ                                                                 V ⋅ I ⋅ t ⋅ ηT
      Из данного уравнения (5.13) следует, что масса выделивше-                          V = э               .              (5.18)
                                                                                                  F
гося вещества равна:
                                                                        Пример 10. Ток силой 5 А пропускали через водный рас-
                          M ⋅ I ⋅t                                твор нитрата натрия в течение 30 мин. Определить массу разло-
                        m= э       ,                  (5.14)
                             F                                    жившейся воды и объем выделившихся кислорода и водорода
          M                                                       (условия нормальные).
где M э =     молярная масса эквивалента вещества; ne                 Решение. Запишем уравнение электролиза водного раство-
          ne
                                                                  ра нитрата натрия:
число принятых или отданных электронов; F = 96500 Кл.                                 NaNO 3 ↔ Na + + NO 3-
      Если при электролизе образуются газообразные вещества,
                                                                               −                                       +
                   уравнение (5.14) можно представить в виде:                 K                                        A
                               Vэ ⋅ I ⋅ t                                               H 2 O ↔ H + + OH −
                         V =              ,              (5.15)
                                  F
                               132                                                               133

Страницы