Общая химия. Семинарские и практические занятия. Торосян В.Ф - 260 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

262
Количественные законы электролиза
Реакции электролиза являются такими же химическими реакциями, как и все
остальные, т.е. по ним можно производить стехиометрические расчеты. Но для них
существуют специфичные количественные соотношения, названные в честь
ученого, установившего эти законы.
Законы Фарадея.
1. Масса электролита, подвергшаяся превращению при электролизе, а также
массы образующихся на электродах веществ прямо пропорциональны
количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав
электролита.
m=M
эк
I · t/F,
где m − масса выделившегося или подвергшегося превращению вещества,
М
эк
− эквивалентная масса вещества (г/моль экв),
I − сила тока (a), t − время (с),
F − постоянная Фарадея (96500 Кл /моль), т. е. количество электричества,
необходимое для выделения или превращения одного моля эквивалента вещества.
M
эк
/F − электрохимический эквивалент
2. При прохождении одного и того же количества электричества через раствор
или расплав электролита массы (объемы) веществ, выделившихся на
электродах, прямо пропорциональны их химическим эквивалентам.
Пример 12.
Ток силой 6 А проходил в течение 1,5 часа через разбавленный
раствор H
2
SO
4
. Вычислить массу разложившейся воды и объемы Н
2
и О
2
,
выделившихся на электродах (0
0
С и 760 мм рт. ст.).
Решение:
В растворе кислота диссоциирует по уравнению:
H
2
SO
4
= 2Н
+
+ SO
4
2-
.
Катод (-): 2H
+
+ 2ē = Н
2
.
Анод (+): 2H
2
O -_4ē = O
2
+ 4H.
Токообразующая реакция: 2H
2
O = 2 H
2+
O
2
.
Процессы электролита подчиняются закону Фарадея
m H
2
O = Мэк*I*t/F = 9*6*5400/96500 = 3.02 г.
При вычислении объемов выделившихся газов представим уравнение в
следующей форме:
V = Vэк · I · t/F,
где V − объем выделившегося газа, V
эк
− его эквивалентный объем.
Поскольку при н.у. Vэк водорода равен 11,2 л/моль, а кислорода − 5,6 л/моль
,то получаем:
V(H
2
)=11,2· 6 · 5400/96500=3,76л, V(O
2
)=5,6· 6· 5400/96500=1,88л.
Пример 13. При электролизе раствора сульфата меди на аноде выделилось 350
мл кислорода (н.у.). Сколько граммов меди выделилось при этом на катоде?
Решение:
Cu SO
4
= Cu
2+
+ SO
4
2-
. Согласно правилам, сформулированным выше:
Катод: Cu
2+
+ 2ē = Сu
0
Анод: 2H
2
O - 4ē = O
2
+ 4H
+
----------------------------------------
2CuSO
4
+ 2Н
2
О = 2Си + О
2
+ 2H
2
SO
4
.

Страницы