Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита.
Пример 1. Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора СuSO4 в течение 1 часа при силе тока 4 А?
Решение. Согласно законам Фарадея:
где т — масса вещества, окисленного или восстановленного на электроде;
Э — эквивалентная масса вещества;
t — продолжительность электролиза, с.
Эквивалентная масса меди в СuSO4 равна 63,54: 2 = 31,77 г/моль. Подставив в формулу (1) значения Э = 31,77 г/моль, 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):
где т = 11,742 г; I×t = Q = 3880 Кл.
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.)?
Закон Фарадея (теория + задача). Электролиз. Часть 4-1.
Решение. Из формулы (1):
Так как дан объем водорода, то отношение т /Э заменяем отношением Vн2/Vэ(н2) где Vн2 — объем водорода, л; Vэ(н2) — эквивалентный объем водорода, л. Тогда I = Vн2×96500/ Vэ(н2)×t.
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, Vэ(н2) = 11,2 л, t = 6025 c (1 ч 40 мин 25 с), находим I = 1,4×96500/11,2×6025 = 2 А.
Пример 4. Какая масса гидроксида калия образовалась у катода при электролизе раствора K2SO4, 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 = 112,22 г (56,11 г/моль — мольная и эквивалентная масса КОН).
10.1 Контрольные вопросы
181. Электролиз раствора K2SO4 проводили при силе тока 5А в течение 3 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде, аноде? Ответ: 5,03 г; 6,266 л; 3,133 л.
182. При электролизе соли некоторого металла в течение 1,5 ч при силетока 1,8 А на катоде выделилось 1,75 г этого металла. Вычислите эквивалентную массу металла. Ответ: 17,37 г/моль.
183. При электролизе раствора CuSO4 на аноде выделилось 168 см 3 (н.у.) газа. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, и вычислите, какая масса меди выделилась на катоде. Ответ: 0,953 г.
184. 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.
185. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2А в течение 4 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса серебра выделилась на катоде и каков объем газа (н.у.), выделившегося на аноде? Ответ: 32,20 г; 1,67 л.
Электролиз. Решение задач. 1 часть. 10 класс.
186. 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.
187. Насколько уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора АgNO3 проводить при силе тока 2 А в течение 38 мин 20 с? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах. Ответ: 4.47 г.
188. 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.
189. Электролиз раствора СuSO4 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%.
190. 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.
191. 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.
192. Электролиз раствора СuSO4 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. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Ответ: 97,3%.
193. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе расплавов и водных растворов NаС1 и КОН. Сколько литров (н.у.) газа выделится на аноде при электролизе гидроксида калия, если электролиз проводить в течение 30 мин при силе тока 0,5 А? Ответ: 0,052 л.
194. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе раствора КВr. Какая масса вещества выделяется на катоде и аноде, если электролиз проводить в течение 1 ч 35 мин при силе тока 15 А? Ответ: 0,886 г; 70,79 г.
195. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора СuCl2. Вычислите массу меди, выделившейся на катоде, если на аноде выделилось 560 мл газа (н.у.).
196. 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.
197. При электролизе растворов МgSO4 и ZnС12, соединенных 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.
198. Составьте электронныеуравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора Na2SO4. Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде, если на аноде выделяется 1,12 л газа (н.у.). Какая масса Н2SO4 образуется при этом возле анода? Ответ: 0,2 г; 9,8 г.
199. При электролизе раствора соли кадмия израсходовано 3434 Кл электричества. Выделилось 2 г кадмия. Чему равна эквивалентная масса кадмия? Ответ: 56,26 г/моль.
200. 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 газа? Сколько литров газа (н.у.) выделилось при этом на катоде? Ответ: 17,08 А; 8,96 л.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
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.
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.
Подробное решение в WORD
Библиотека Ирины Эланс, основана как общедоступная библиотека в интернете. Онлайн-библиотеке академических ресурсов от Ирины Эланс доверяют студенты со всей России.
Библиотека Ирины Эланс
Полное или частичное копирование материалов разрешается только с указанием активной ссылки на сайт:
Ирина Эланс открыла библиотеку в 2007 году.
Источник: student-files.ru
Электрогравиметрия
Электрогравиметрический метод анализа основан на электролитическом выделении металлов и взвешивании полученного на электроде осадка металла. При этом металл может быть выделен как в элементарной форме на катоде в результате электровосстановительного процесса, так и в виде оксида на аноде в результате электроокислительного процесса.
На практике ознакомиться с важным физико-химическим методом анализа – электрогравиметрией, с помощью которого определить массу электролитически выделенного на электроде металла.
1. Определить массу электролитически выделенного на электроде металла.
2. Рассчитать теоретическую массу меди, восстанавливающуюся на катоде в соответствии с законом Фарадея.
3. Провести оценку эффективности работы электролизной установки, рассчитав выход по току.
Приборы и реактивы
1. Стеклянный сосуд прямоугольной формы с диэлектрической крышкой.
2. 3 медных пластины (2 анода и 1 катод) и наждачная бумага.
3. Источник постоянного тока (Б5-47).
5. Электрические провода с прижимными контактами («крокодилы»),
6. Аналитические весы HR-200 («AI– сила тока, протекающего через раствор электролита в ходе электролиза, А;t– время электролиза, сек.;F= 96487 Кл/моль – постоянная Фарадея.
15. Провести оценку эффективности работы электролизной установки, рассчитав выход по току
.
16. Результаты расчетов занести в таблицу и записать уравнения электродных процессов.
Рекомендуемый вид таблицы
Сделать выводы по проделанной работе, аргументировано обосновать причину кажущегося расхождения экспериментальных данных с законом Фарадея ( < 100 %).
1. Из анализируемых растворов, содержащих ионы трехвалентного металла, в результате электролиза при силе тока 1.0 А за время t было выделено на катоде m г металла. Определить, какой металл был в растворе, если выход по току составляет 100%.
масса металла m, г
2. Навеску цинковой руды массой m г перевили в раствор и полностью выделили из него цинк путем электролиза при силе тока 1.0 А в течение времени t. Рассчитать массу выделившегося цинка (г) и массовую долю (%) ZnO в руде (выход по току составлял 100 %):
3. Определить массовую долю (%) индифферентных примесей в образце медного купороса, если после растворения его навески массой m(CuSO4·5H2O) в азотной кислоте и электролиза полученного раствора выделено на платиновом катоде m(Cu) г:
4. Навеску цветного сплава массой m г растворили с помощью электролиза при постоянной силе тока I. За время t на катоде полностью выделилась медь и на аноде свинец в виде PbO2. Определить массовую долю (%) меди и свинца в сплаве, если выход по току составлял 100 %.
масса сплава m, г
11.66 % Cu 38.02 % Pb
10.28 % Cu 33.51 % Pb
9.60 % Cu 31.30 % Pb
8.34 % Cu 27.18 % Pb
5. Определить время, теоретически необходимое для полного выделения на катоде кадмия из V, мл раствора CdSO4 указанной концентрации, если электролиз проводился при силе тока 0,1 А и выход по току составлял 100 %.
6. Сколько времени надо производить электролиз для полного выделения никеля из 50 мл 2 %-ного раствора NiSO4·7H2O (плотность раствора 1.01 г/мл) током 0.3 А и при выходе по току 90 %?
7. Сколько времени надо производить электролиз 20 мл 0.2 н раствора CdSO4 током 0.1 А для полного выделения кадмия, если выход по току составляет 93 %?
8. Какой силы ток надо пропускать через 0.1 н раствор Bi(NO3)3, чтобы в течение 30 мин. полностью выделить металл из 30 мл раствора, если выход по току составляет 100 %?
9. При пропускании тока силой 2 А в течение 1 часа 14 мин 24 с через водный раствор хлорида металла (II) на одном из графитовых электродов выделился металл массой 2.94 г. Чему равна атомная масса металла, и что это за металл, если выход металла по току в процессе электролиза составляет 100 %? Напишите уравнения реакций, происходящих на электродах.
10. Рассчитайте ток в цепи и массу вещества, которое подвергалось разложению при электролизе водного раствора сульфата калия с нерастворимым анодом, если на катоде выделилось 0.224 л водорода, измеренного при н.у. Время электролиза 1 час.
11. Сколько времени необходимо для осаждения всей меди из 200 мл 0.2 М раствора CuSO4 в ходе электролиза при силе тока 2 А?
12. Проведение эксперимента требует расхода чистого водорода в количестве 500 мл в минуту. Рассчитайте силу тока для получения необходимого количества газа при электролизе раствора КОН.
13. Какова должна быть длительность процесса электролиза при утилизации серебра из 7 л 0.005 М раствора AgNO3?
14. Электролиз раствора К2SО4 проводили при силе тока 5 А в течение 3 ч. 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?
15. При электролизе соли некоторого металла в течение 1.5 ч при силе тока 1.8 А на катоде выделилось 1.75 г этого металла. Вычислите эквивалентную массу металла.
16. При электролизе раствора сульфата меди на аноде выделилось 168 см 3 газа (н.у.). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, и вычислите, какая масса меди выделилась на катоде.
17. Электролиз раствора сульфата натрия 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?
18. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2 А в течение 4 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса серебра выделилась на катоде и каков объем газа (н.у.), выделившегося на аноде.
19. 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.
20. Насколько уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора АgNО3 проводить при силе тока 2 А в течение 38 мин 20 с? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах.
21. 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.
22. Электролиз раствора СuSО4 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.
23. 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.
24. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора нитрата серебра. Если электролиз проводить с серебряным анодом, то его масса уменьшается на 5.4 г. Определите расход электричества при этом.
25. Электролиз раствора СuSО4 проводили в течение 1.5 мин при силе тока 2.5 А, при этом выделилось 0.72 г меди. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анода. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной).
26. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе расплавов и водных растворов NaCl и КОН. Сколько литров (н.у.) газа выделится на аноде при электролизе гидроксида калия, если электролиз проводить в течение 30 мин при силе тока 0,5 А.
27. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе раствора КBr. Какая масса вещества выделяется на катода и анода, если электролиз проводить в течение 1 ч 35 мин при силе тока 15 А.
28. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора хлорида меди (II). Вычислите массу меди, выделившейся на катоде, если на аноде вы делилось 560 мл газа (н.у.).
29. При электролизе соли трехвалентного металла при силе тока 1.5 А в течение 0.5 ч на катоде выделилось 1.071 г металла. Вычислите атомную массу металла.
30. При электролизе растворов сульфата магния и хлорида цинка, соединенных последовательно с источником тока, на одном из катодов выделилось 0.25 г водорода. Какая масса вещества выделится на другом катоде; на анодах?
31. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора Na2SО4. Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде, если на аноде выделяется 1.12 л газа (н.у.). Какая масса серной кислоты образуется при этом вблизи анода?
32. При электролизе раствора соли кадмия израсходовано 3434 Кл электричества. Выделилось 2 г кадмия. Чему равна эквивалентная масса кадмия?
33. 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.
34. Ванночка, имеющая длину 5 см и площадь поперечного сечения 2.5 см 2 , заполнена 1 М раствором едкого кали, степень диссоциации которого составляет 0.98. Подвижность катионов в растворе 0.003 см 2 /(Вс), а число переноса анионов0.05. Найти ток, протекающий через раствор электролита, если приложенное напряжение 0.15 В.
35. Для полной очистки электролизом 2 л раствора от катионов Hg 2+ ток силой 0.5 А пропустили через данный раствор в течение 40 минут. Какова исходная концентрация Hg 2+ в электролите?
36. Металлическую пластинку размером 10100.5 см, помещенную в раствор сульфата железа (III), требуется покрыть со всех сторон слоем железа толщиной 10 мкм. Определить, сколько времени необходимо пропускать ток силой 7 А для получения требуемой толщины покрытия. Плотность железа 7.874 г/см 3 . Составьте уравнения электродных процессов.
37. Металлическую пластинку размером 10102 см, помещенную в раствор фосфата железа (II), требуется покрыть со всех сторон слоем железа толщиной 10 мкм. Определить сколько времени необходимо пропускать ток силой 7 А для получения требуемой толщины покрытия. Плотность железа 7.874 г/см 3 . Составьте уравнения электродных процессов.
Источник: studfile.net