ПОЛУЧЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов водного раствора сульфата калия (анод инертный). Определить какие вещества и в каком количестве выделяются на катоде и аноде, если проводить электролиз в течение четырех часов при силе тока 2А. Температура 298К, давление 99 кПа.
УРОВЕНЬ В
Дано:
Электролит:
K2SO4
τ = 4 ч
Т = 298 К
I = 2 A
Р = 99 кПа
Анод инертный
1. Схема электролиза-?
2.  (катод) - ?
3.  (анод) - ?
| РЕШЕНИЕ
K2SO4 = 2K+ + 
Схема электролиза:
K(-) A(+) (инертный)
K+ 
2H2O + 2ē = 2H2O - 4ē =
= H2 + 2OH- = О2 + 4H+
На катоде выделяется H2, на аноде выделяется О2
По закону Фарадея объемы водорода и кислорода, выделившиеся при (н.у.):
|
= 
= 3,34 л.
где 
= 11,2 л/моль.
F = 96500 Кл/моль, если τ – cек,
F = 26,8 А∙ч/моль, если τ – час.
= 
= 1,67 л,
где 
= 5,6 л/моль, т.е. = 2
Объем водорода при заданных условиях отличных от нормальных определяем из уравнения:
,
откуда: 
= 
= 3,73 л
Объем кислорода при заданных условиях:
= 1/2
= 1,865 л.
Ответ: 3,73 л водорода, 1,865 л кислорода.
2.Металлическую деталь, площадь поверхности которой равна 100 см2, необходимо покрыть слоем электролитически осажденной меди из раствора хлорида меди (II). Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов, если анод медный. Сколько времени должно длится осаждение при силе тока 8А и выходе по току 98%, если толщина покрытия 0,15 мм. Плотность меди – 8,9 г/см3.
  Дано:
Электролит:
CuCl2
S = 100 см2
h = 0,15 мм
I = 8 A
BT = 98 %
ρCu = 8,9 г/см3
 Анод медный
Схема электролиза-?
 Время электролиза, τ -?
|  РЕШЕНИЕ
CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-
Схема электролиза:
K(-) A(+) (Cu)
Cu2+ + 2ē = Cu Cl-
H2O H2O
Cu – 2ē = Cu2+
На катоде выделяется Cu, на аноде растворяется Cu.
ВТ=  ; mCu(факт) =mCu(теор)·ВТ
|
По закону Фарадея с учетом выхода по току (ВТ) масса меди, фактически выделившейся на катоде равна:
mCu(факт) = 
.
Масса меди, необходимая для получения медного покрытия:
mCu(факт) = S∙h∙ρ (г), где S – см2, h – см, ρ – г/см3.
S∙h∙ρCu = ,
откуда
τ =
1,43 часа,
где Mэк(Cu) = 
= 32 г/моль
F = 26,8 – А∙ч/моль,
10-1 – коэффициент пересчета мм в см.
Ответ: 1,43 часа.
3. Определить молярную концентрацию эквивалента раствора нитрата серебра, если для выделения всего серебра из 75 см3 этого раствора потребовалось пропустить ток силой 4А в течение 25 минут. Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов. Анод инертный. Выход по току серебра 100%.
  Дано:
Электролит: AgNO3
I = 4 A
 = 75 см3
τ = 25 мин
Анод инертный
Схема электролиза-?
 - ?
|  РЕШЕНИЕ
AgNO3 = Ag+ + 
Схема электролиза:
K(-) A(+) инертный
Ag+ + ē= Ag
H2O 2H2O - 4ē = О2 + 4H+
На катоде выделяется Ag, на аноде выделяется О2.
|
Молярная концентрация эквивалента раствора AgNO3:
= 
По закону эквивалентов: nэк(AgNO3) = nэк(Ag),
nэк(Ag) = 
,
где mAg – масса серебра, выделившегося при электролизе с учетом 100 % выхода по току.
mAg = 
, откуда
=
= nэк(Ag) = nэк(AgNO3)
Молярная концентрация эквивалента раствора AgNO3:
= 
= 0,83 моль/л.
где τ – c, F – 96500 Кл/моль, Vр-ра – л.
60 – коэффициент пересчета мин. в сек.
10-3 – коэффициент пересчета см3 в л.
Ответ: = 0,83 моль/л.