Сборник задач и упражнений по химии. Лебедева М.И - 91 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

+−
+↑++↑= 4HOOH42HOH6
222
.
(у катода) (у анода)
Приняв во внимание, что одновременно происходит накопление ионов
Na
+
в катодном пространстве и ионов
−2
4
SO
в анодном пространстве, сум-
марное уравнение процесса можно записать в следующей форме:
−+−+
++↑+++↑=+
2
422422
2SO4HO4OH4Na2HSO2NaOH6.
(у катода) (у анода)
Таким образом, одновременно с выделением водорода и кислорода
образуется гидроксид натрия (в катодном пространстве) и серная кислота
(в анодном пространстве).
Количественная характеристика процессов электролиза определяется
законами, установленными Фарадеем. Им можно дать следующую общую
формулировку:
масса электролита, подвергшаяся превращению при
электролизе, а также масса образующихся на электродах веществ
прямопропорциональна количеству электричества, прошедшего через
раствор или расплав электролита, и эквивалентным массам соответ-
ствующих веществ.
Закон Фарадея выражается следующей формулой:
m = М
э
It / F, (6.4.1)
где m – масса образовавшегося на электродах или подвергшегося превра-
щению вещества, г; М
э
– его эквивалентная масса, г/ моль; I – сила тока, А
(ампер);
t – время, с; F – число Фарадея (96 500 Кл/моль), т.е. количество
электричества, необходимое для осуществления электрохимического пре-
вращения одного эквивалента вещества.
П р и м е р 127 Напишите электронные уравнения реакций, проте-
кающих на электродах при электролизе водного раствора сульфата ме-
ди(II). Какая масса меди выделится на катоде и какой объем кислорода вы-
делится на аноде в течение 1 часа и силе тока равной 4 А?
Решение Электролиз раствора сульфата меди(II):
(–) К: Cu
2+
, H
2
O
(+) А:
−2
4
SO
, H
2
O.
Катионы металлов (Cu
2+
– Au
3+
), имеющие большое значение ϕ
0
при
электролизе полностью восстанавливаются. Следовательно, на катоде: Cu
2+
+
2
e = Cu
0
; на аноде окисляются молекулы воды 2H
2
O – 4 e = = O
2
↑ + 4H
+
,
так как кислородсодержащие анионы окисляются труднее. Общее уравне-
ние:
.OSO2HCu2O2HCuSO2
242
электролиз
24
↑++→+
Эквивалентная масса меди(II) равна 63,54/2 = 31,77 г/моль. Согласно
формуле (6.4.1) и условию задачи получим:
m (Cu) = 31,77⋅4⋅3600 / 96 500 = 4,74 г.
Для вычисления объема кислорода, который выделяется на аноде, от-
ношение
m / M
э
, заменяем отношением
()
22
OэO
/VV
, где
−
2
O
V
объем кисло-
рода, дм
3
;
()
−
2
Oэ
V
эквивалентный объем кислорода, 5,6 дм
3
. Тогда:
()
=
= 05096/
22
OэO
ItVV 84,096500/360046,5
=
⋅
⋅
дм
3
.
П р и м е р 128 При пропускании тока через последовательно вклю-
ченные электролизеры с растворами AgNO
3
, CuSO
4
, ZnCl
2
в первом элек-
тролизере на катоде выделилось 1,118 г металлического серебра. Опреде-
лите массу меди и цинка, выделившихся во втором и третьем электролизе-
рах.
Решение Если через последовательно соединенные электролизеры
пропустить одно и тоже количество электричества, то на электродах выде-
ляются эквивалентные количества веществ:
ν(Cu) = ν(Zn) = ν(Ag) = m(Ag) / M
э
(Ag) = 1,118/108 = 0,0103 моль;
m(Cu) = ν(Cu)⋅M
э
(Cu) = 0,0103⋅32 = 0,331 г;

Страницы