Пример 1. Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора CuSO4 в течение 1 ч при силе тока 4 А?
Решение. Согласно законам Фарадея
где т — масса вещества, окисленного или восстановленного на электроде; Э — эквивалентная масса вещества; I — сила тока. А; t — продолжительность электролиза с. Эквивалентная масса меди в CuSO4 равна 63.54:2 = 31.77 г/моль. Подставив в формулу (1) значения Э= 31.77. I=4 А. t = 60 • 60 = 3600 с, получим
Пример 2. Вычислите эквивалентную массу металла, зная, что при электролизе раствора хлорида этого металла затрачено 3880 Кл электричества и на катоде выделяется 11.742 г металла.
Решение. Из формулы (1)
Э = 11.742 * 96 500/3880 = 29.35 г/моль,
Где m = 11.742 г; It = Q = 3880Кл.
Пример 3. Чему равна сила тока при электролизе раствора в течение 1 ч 40 мин 25 с, если на катоде выделилось 1.4 л водорода (н.у.)
Решение. Из формулы (1)
Так как дан объем водорода, то отношение т/Э заменяем отношением VH2/ VЭ(Н2). где VН2 — объем водорода, л; VЭ(Н2) -эквивалентный объем водорода, л. Тогда
Закон Фарадея (теория + задача). Электролиз. Часть 4-1.
Эквивалентный объем водорода при н.у. равен половине молярного объема 22.4/2 = 11.2 л. Подставив в приведенную формулу значения VН2 = 1.4 л. VЭН2 =11.2л. t =6025 (1 ч 40 мин 25 с = 6025 с). находим
I = 1.4 * 96500/11.2 *6025 =2 А.
Пример 4. Какая масса гидроксида калия образовалась у катода при электролизе раствора КОH, если на аноде выделилось 11.2 л кислорода (н.у.)?
Решение: эквивалентный объем кислорода (н.у.) 22,4/4 = 5,6 л. Следовательно. 11,2 л содержат две эквивалентные массы кислорода. Столько же эквивалентных масс КОН образовалось у катода, или 56.11 *2 = 112,2 г (56.11 г/моль — мольная и эквивалентная масса КОН).
Контрольные вопросы
261. Электролиз раствора K2SO4 проводили при силе тока 5 А в течение 3 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при этом разложилось и чему равен объем газов (н.у.). выделившихся на катоде и аноде? Ответ: 5,03 г; 6.266 л; 3,133 л.
262. При электролизе соли некоторого металла течение 1,5 ч при силе токе 1,8 А на катоде выделилось 1.76 г этого металла. Вычислите эквивалентную массу металла.
263. При электролизе раствора CuSO4 на аноде выделилось 168 см 3 газа (н.у.). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, и вычислить, какая масса меди выделилась на катоде. Ответ: 0.953 г.
264. Электролиз раствора Na2SO4 проводили в течение 5 ч при силе тока 7 А. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде и аноде? Ответ: 11,75 г; 14.62 л; 7.31 л.
265. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при сила тока 2 А в течение 4 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса серебра выделилась на катоде и каков объем газа (и.у.). выделившегося на аноде? Ответ: 32.20 г; 1,67л.
Откуда берется МАССА у частиц?
266. Электролиз раствора сульфата некоторого металла проводили при силе тока 6 А в течение 45 мин, в результате чего на катоде выделилось 5,49 г металла. Вычислите эквивалентную массу металла. Ответ: 32,7 г/моль.
267. Насколько уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора AgNO3 проводить при силе тока 2 А в течение 38 мин 20 с? Составьте электронные уравнения процесса. происходящих на графитовых электродах. Ответ: 4,47 г.
268. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч. в результате чего выделилось 6 л кислорода (н.у.). Составьте уравнения электродных процессов и вычислите силу тока. Ответ: 5.74 А.
269. Электролиз раствора CuSO4 проводили с медным анодом в течение 4 ч при силе тока 50 А. При этом выделилось 224 г меди. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анода. Ответ: 94.48%.
270. Электролиз раствора NaI проводили при силе тока 6 А в течение 2.5 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде? Ответ: 0,56 г; 71.0 г.
271. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора AgNO3. Если электролиз проводить с серебряным анодом, то его масса уменьшается на 5,4 г. Определите расход электричества при этом. Ответ: 4830 Кл.
272. Электролиз раствора CuSO4 проводили в течение 15 мин при силе тока 2,5 А. Выделилось 0,72 г меди. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в- случае медного и угольного анода. Вычислить выход по току (отношение массы выделившегося вещества- к теоретически возможной). Ответ: 97,3%.
273. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе расплавов водных растворов NaC1 и КОН. Сколько литров (н.у.) газа выделится на аноде при электролизе гидроксида калия, если электролиз проводить в течение 30 мин при сила тока 0,5 А? Ответ: 0.052 л.
274. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих ив графитовых электродах при электролизе раствора КВr. Какая масса вещества выделяется на катоде и анода, если электролиз проводить в течение 1 ч 35 мин при силе токе 15 А? Ответ: 0.886г, 70,79г.
275. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора СuCl2. Вычислите массу меди, выделившуюся на катоде если на аноде выделилось 560 мл газа (н.у.). Ответ: 1,588 г.
276. При электролизе соли трехвалентного металла при силе тока 1,5 А в течение 30 мин на катоде выделилось 1.071 г металла. Вычислите атомную массу металла. Ответ: 114,82
277. При электролизе растворов MgSO4 и ZnС12,соединвнных последовательно с источником тока, на одном из катодов выделилось 0,25 г водорода. Какая масса вещества выделится на другом катоде; на анодах? Ответ: 8,17 г; 2,0 г; 8,86 г.
278. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе растворе Na2SO4. Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде, если на аноде выделяется 1,12 л газа (н.у.). Какая масса H2SO4 образуется при этом возле анода? Ответ: 0.2 г; 9,8 г.
279. При электролизе раствора соли кадмия израсходовано 3434 Кл электричества. Выделилось 2 г кадмия. Чему равна эквивалентная масса кадмия? Ответ: 56.26 г/моль.
280. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора КОН. Чему равна сила тока, если в течение 1 ч 15 мин 20 с на аноде выделилось 6.4 г газа? Сколько литров газа (н.у.) выделилось при этом на катоде? Ответ: 17,08 А; 8,96 л.
Источник: studopedia.su
Чему равна масса серебра выделившегося за 1 час
Задача №384
Условие
384. Определите массу серебра, выделившегося на катоде при электролизе азотнокислого серебра за 2 ч, если к зажимам электролитической ванны приложено напряжение 2 В, а сопротивление раствора равно 5 Ом. Электрохимический эквивалент серебра 11,18 • 1(Г7 кг/Кл.
Решение
Предыдущая задача №383
383. При электролизе раствора медного купороса была совершена работа 2 кВт • ч. Определите массу выделившейся меди, если напряжение на зажимах электролитической ванны 6 В, k = 3,3 • Ю-7 кг/Кл.
Следующая задача №385
385. Определите направление индукционного тока, возникающего при приближении (а) магнита к проводящему контуру и при удалении (б) магнита от него (рис. 290).
Источник: examme.ru
Задачи на последовательный электролиз как разновидность расчетных задач.
Сегодняшнюю статью я опять посвящаю задачам на электролиз. Немного предыстории:
Задачи на электролиз впервые появились на ЕГЭ по химии, если не ошибаюсь, в 2018 году. Их характеризовал достаточно простой химизм : электролиз растворов солей , катионы которых представлены как сильными , так и слабыми металлами, анионы — кислотными остатками кислородсодержащих и бескислородных кислот. Основой для количественной характеристики электролиза являлось изменение массы раствора или количество(масса, объем) продуктов электролиза. Особенностью задач 2018 года было то, что разлагалась только соль (полностью или частично).
Типичный пример задачи реального ЕГЭ-2018:
«Для проведения электролиза (на инертных электродах) взяли 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра. После того как на аноде выделилось 1,12 л (н.у.) газа, процесс остановили. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10%-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждения ионов серебра из отобранной порции раствора».
2019 год был «апофеозом» задач на растворимость. А вот в 2020 задачи на электролиз появились снова. Их отличало от задач 2018 года то, что в процесс электролиза вступала сперва вся соль, а затем — частично разлагалась вода («электролиз с перелетом»)
Типичный пример задачи реального ЕГЭ-2020:
«Через 390 г 15%-ного раствора хлорида натрия пропускали электрический ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 42 г. К образовавшемуся раствору добавили 160 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Определите массовую долю воды в полученном растворе и массу газов, выделившихся на аноде».
2021 год принес качественно иные 34-е задачи, вобравшие в себя усложнения предыдущих лет. Это в полной мере коснулось и задач на электролиз. Прежде всего, в задачах стал рассматриваться электролиз солей металлов средней активности, включающий в себя параллельные процессы электролиза соли и воды. Своеобразными «украшениями» задач служили кристаллогидраты, растворимость, неявно выраженная «атомистика».
Примеры задач реального ЕГЭ-2021 (на электролиз)
1. Через 520 г 16,1%-ного раствора сульфата цинка пропускали электрический ток до тех пор, пока объём газа, выделившегося на катоде, не оказался равным объёму газа, выделившегося на аноде. При этом получили раствор, в котором массовая доля сульфата цинка составила 10,3%. К полученному раствору добавили 212 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе ( особенность- в химизме: параллельные процессы электролиза соли и воды )
2.Образец кристаллогидрата нитрата меди(II) разделили на две равные части. Первую часть добавили к избытку раствора иодида калия, в результате чего в осадок выпало 38,2 г соли. Вторую часть растворили в 172 г воды и провели электролиз полученного раствора с использованием инертного анода. Электрический ток пропускали до полного выделения металла на катоде. При этом образовался раствор с массовой долей растворённого вещества 11,71%. Определите формулу кристаллогидрата. ( Особенность — использование кристаллогидратов )
3.Через 522 г 10%-ного раствора нитрата бария пропускали электрический ток до тех пор, пока на катоде не выделилось 94,08 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили насыщенный раствор, приготовленный при комнатной температуре растворением 100 г медного купороса (CuSO4 ∙ 5H2O) в необходимом количестве воды. При этом массовая доля сульфата меди(II) в растворе уменьшилась в 4 раза. Вычислите растворимость безводного сульфата меди(II) при комнатной температуре (в г на 100 г воды).( Особенность — кристаллогидраты и растворимость ).
Усложнение задач на электролиз в 2021 году было несомненным, но тем не менее, оно, на мой взгляд, носило, в большей степени экстенсивный характер. Т.е, отличалось не принципиальной новизной в подходах к решению, а увеличением количества типовых усложнений. Кристаллогидраты, растворимость, атомистика часто встречаются в расчетных задачах ЕГЭ по химии .
В данной статье мне бы хотелось обратить внимание на задачи, связанные с протеканием процессов в последовательно соединенных электролизерах, алгоритм решения которой незначительно, но принципиально отличался от вышеупомянутых задач 2018, 2020 гг.
Итак, последовательный электролиз:
Через последовательно соединённые электролизёры, заполненные растворами сульфата меди(II) и хлорида калия, пропускали электрический ток до тех пор, пока на одном из электродов не выделилось 76,8 г металла. При пропускании электрического тока через раствор хлорида калия не происходило выделение кислорода. Затем к раствору, полученному после прохождения тока через раствор хлорида калия, добавили 52 г цинка. При этом цинк растворился полностью. Определите массовую долю гидроксида калия в конечном растворе при условии, что масса раствора хлорида калия до электролиза составляла 800 г.
Особенность в решении подобного типа задач заключается в учете того, что при последовательном соединении электролизеров (проводников) сила тока во всех электролизерах (проводниках) одинакова. Сила тока неразрывно связана с количеством электронов, протекающих через электрическую цепь. Поэтому справедливо утверждение, что при последовательном соединении электролизеров количества электронов, принимающих участие в окислительно-восстановительных процессах в каждом электролизере, равны между собой. Это утверждение является базовым для количественной характеристики процессов электролиза. Ее проводят путем сопоставления количеств электронов, участвующих в конкретной реакции, с количествами веществ из той же реакции.
Итак, решение задачи:
1. Характеристика процессов электролиза:
А)(1) CuSO4+ H2O±2 e= Cu+0,5O2+ H2SO4
Пояснение: записываем уравнения электролиза в каждом электролизере, подбирая коэффициенты таким образом, чтобы количества электронов в каждой реакции были одинаковыми. Количества электронов берем из электродных процессов (здесь их не рассматриваю), знак»плюс-минус» означает, что в одном электролизере происходят два процесса, связанные с переходом электронов.
n1(е)=2 n1(Cu)= 2,4 моль
n1(е)= n2(е) = 2,4 моль
n2(е) = n2(KCl) = 2,4 моль
n2(KОН) = n2(KCl) = 2,4 моль
n2 (H2)= n2 (Cl2)=1,2 моль
Пояснение: для характеристики процессов во втором электролизере сперва находим количество выделившейся меди. Затем , на основании стехиометрии, определяем количество моль электронов, прошедших через первый электролизер. Столько же моль электронов пройдет и через второй электролизер. И далее, опять же на основе стехиометрии, по молям электронов, количественно характеризуем электролиз раствора хлорида калия.
2. Характеристика конечного рра:
n3(KOH)=2 n(Zn)=1,6 моль
б)m рра=800+52-1,2*2-1,2*71-0,8*2=762,8 г
W(KOH)=100*0,8*56/762,8=5,87%
Как можно увидеть из приведенного решения, усложнение с «последовательным соединением электролизеров» достаточно легко разрешить. Базовым элементом при этом являются стехиометрические соотношения между количествами электронов, участвующих в процессе, и количеством реагентов.
Ниже я рассмотрю еще несколько задач на последовательно соединенные электролизеры. Задачи взяты из сборника И.Ю.Белавина.
Задача 1 (690).
Источник: dzen.ru