Cхемы электродных процессов при электролизе соли. Задачи 152 — 154

Составление схем электродных процессов на электродах при электролизе солей

 

Электролиз водного раствора соли хлорида железа (ⅠⅠ)

Задача 152.
Составьте схему электролиза  водного раствора FeCl2. Вычислите время, в течение которого должен быть пропущен ток силой I A через раствор, чтобы на катоде выделилось m (г) металла.(восстановление воды не учитывать) 
Раствор FeCl2 , катод-угольный, анод-угольный. I = 4 А , m = 2.9 г
Решение:
Е(Fe2+/Fe) = 0,44 В;
M(FeCl2) = 126,751 г/моль
Э(FeCl2) = 63,3755 г/?моль.
В водном растворе соль FeCl2 диссоциирует по схеме:  FeCl2 = Fe2+ + 2Cl. Стандартный электродный потенциал системы 
Fe2+ + 2электрона  = Fe0 (-0,44 В) незначительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов Fe2+ и Н2О:

Fe2+ + 2ē = Fe0
2О + 2ē = Н2 + 2ОН

На аноде будет происходить электролитическое окисление ионов хлора с образованием свободных атомов хлора, которые, соединяясь друг с другом, образуют молекулу хлора:

2Cl — 2ē  =  2Cl*
Cl* + Cl* = Cl2

Сложим уравнение катодного и анодного процессов, получим суммарное ионно-молекулярное уравнение:

Fe2+ + 2Н2О + 2Cl = 2Fe0 + Н2↑ + 2ОН + Cl2↑ 

На аноде ионы Fe2+ соединяются с двумя ионами ОН, образуя нерастворимый гидроксид железа (ⅠⅠ) Fe(OH)2:

Fe2+ + 2ОН = Fe(OH)2

Тогда молекулярная форма процесса будет иметь вид:

2FeCl2 + 2H2O = Fe + H2↑ +  2Сl2↑+ Fe(OH)2
                                 катод     анод

При гидролизе FeCl2 в водном растворе с инертными электродами образуются металлическое железо, и выделяются газообразный водород и хлор. На катоде будет выделяться металлическое железо и газообразный водород, а на аноде — хлор.
Рассчитаем время электролиза FeCl2 по формуле Фарадея, получим:

m = (Э . I . t)/F;
t = (m . F)/(Э . I) = (2,9 . 96500)/(63,3755 . 4) = 48250/324,96 = 1104 c.
 


Электролиз водного раствора нитрата кадмия

Задача 153.
Электролиз раствора нитрата кадмия с графитовыми электродами и кадмиевым анодом. Опишите электродные процессы на электродах.
Решение:
В водном растворе соль нитрата кадмия диссоциирует по схеме: 

Cd(NO3)2 = Cd2+  + 2NO3

1. Электролиз раствор нитрата кадмия с графитовыми электродами 

Стандартный электродный потенциал системы Cd2+  +  2ē  = Cd0 (-0,402 В) незначительно отличается от потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением водорода, поэтому на катоде протекают одновременно две реакции – образование водорода и выделение кадмия:

2|Катод(-): Cd2+ + 2ē =  Cd0;
                 2H2O + 2ē = H2↑ + 2OH;
1|Анод(+): 2H2O — 4ē = O2↑ + 4H+;
6H2O = О2↑ + 2H2↑ + 4OH + 4Н+

Уравнение электролиза будет иметь вид:

2Cd2+ + 2Н2О = 2Cd0 + H2↑ + O2↑ + 4Н+

Таким образом, в катодном пространстве будут разряжаться ионы кадмия и молекулы воды при этом на графитовом электроде откладываеся металлический кадмий и выделяется газообразный водород, а в анодном пространстве будет у графитового электрода будет выделяться газообразный водород и будут накапливаться ионы NO3 и H+. Среда у анода в процессе электролиза Cd(NO3)2 становится кислой.

Суммарная реакция электролиза в молекулярной форме:

2Cd(NO3)2 + 4Н2О = 2Cd + H2↑ + O2↑ + 4НNO3

2. Электролиз раствора нитрата кадмия с кадмиевым анодом

Так как кадмиевый анод растворим в условиях электролиза соли Cd(NO3)2, то на аноде происходит окисление материала анода. Поэтому при электролизе Cd(NO3)2 с использованием кадмиевого анода на катоде будет выделяться чистый кадмий и водород, а на аноде ионы кадмия не будут разряжаться, и, следовательно, выделение кислорода не наблюдается. В данном случае происходит растворение самого кадмиевого анода, т.е. с анода кадмий в виде ионов Cd2+ переходит в раствор.

Электродные процессы на электродах:

1|Катод(-): Cd2+ + 2ē =  Cd0;
                   2H2O + 2ē = H2↑ + 2OH;
2|Анод(+): Сd0 – 2ē = Cd2+

Уравнение электролиза в ионно-молекулярном виде:

Сd2+ + 2H2O + 2Cd0 =  Cd0 + 2Cd2+ + H2↑ + 2OH

После приведения членов в обеих частях равенства получим:

Сd0 + 2H2O = Cd2+ + H2↑ + 2OH-

Ионы кадмия Cd2+ у анода будут соединяться с ионами ОН-, образуя малорастворимое основание Cd(OH)2:

Cd2+ + 2OH = Cd(OH)2

Суммарная реакция электролиза в молекулярной форме:

Cd + 2Н2О =  H2↑ +Cd(OH)2
 


Электролиз водного раствора соли хлорида меди (Ⅰ)

Задача 154.
Составить схему электролиза соли CuCl. Рассчитать массу меди, выделившейся при электролизе соли CuCl, если в течении 40 минут пропущен ток силой 3 А.
Решение:
Mэ(CuCl) = 98,999 г/моль;
I = 3 A;
t = 40 мин = 2400 с.

1. Электродные процессы

Медь находятся в ряду активности металлов «после водорода», значит на катоде будет протекать реакция восстановления только меди:

Cu+ + 1ē  = Cu0

Стандартный электродный потенциал системы Cu+ + 1ē  = Cu0 (+0,52 В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:

Cu+ +  1ē = Cu0

Так как стандартный электродный потенциал системы  2H2O — 4ē = O2↑ + 4OH и  2Cl + 2ē = Cl2, соответственно, равны 1,23В и 1,36 B, то на
аноде будет: 2Cl + 2ē = Cl2.

Схема электролиза соли CuCl с использованием графитовых электродов:

2|Катод: Cu+ + 1ē  =   Cu0
1|Анод:  2Cl + 2ē = Cl2.

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2Cu+ + 2Cl =  2Cu0  +   Cl2              
                       катод      анод  

Молекулярная форма:

2СuCl =  2Cu  +   Cl2    

Таким образом, при электролизе водного раствора CuCl с использованием графитовых электродов на катоде выделяется металлическая медь, а на аноде — газзобразный хлор.

2. Вычисление количества полученной меди

Для вычисления массы меди используем выражение из первого закона электролиза Фарадея:

m(B) = [M(Э)•I•t]/F = M(Э)•q, где

m(B) — масса выделяемого веществав;  M(Э) — электрохимический эквивалент (молярная масса эквивыалента вещества); I – сила тока; t – время; F — число Фарадея (96500 Кл/моль); q — количество электричества. 
Тогда
m(CuCl) = [Mэ(CuCl)•I•t]/F = (98,999•3•2400)/96500 = 7,4 г.

Ответ: m(CuCl) = 7,4 г.


 

🔥 Видео

Все об электролизе и задании 20 за 20 минут | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать

Все об электролизе и задании 20 за 20 минут | Химия ЕГЭ 2023 | Умскул

Электролиз. 10 класс.Скачать

Электролиз. 10 класс.

Электролиз растворов солей в ЕГЭ за 8 минутСкачать

Электролиз растворов солей в ЕГЭ за 8 минут

Электролиз растворов. 1 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз растворов. 1 часть. 10 класс.

Технологический институт - гальванический элемент, электролиз, коррозия. Задачи.Скачать

Технологический институт -  гальванический элемент, электролиз, коррозия. Задачи.

Электролиз расплавов и растворов солей.Теория для задания 22 ЕГЭ по химииСкачать

Электролиз расплавов и растворов солей.Теория для задания 22 ЕГЭ по химии

Электролиз NaClСкачать

Электролиз NaCl

Электролиз. Решение задач. 1 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз. Решение задач. 1 часть. 10 класс.

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ ХИМИЯ 8 класс // Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ ХИМИЯ 8 класс // Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIV

Электролиз. Часть 1. Процесс электролиза, основные закономерности.Скачать

Электролиз. Часть 1. Процесс электролиза, основные закономерности.

Электролиз. Решение задач. 2 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз. Решение задач. 2 часть. 10 класс.

11 класс - Химия - ЭлектролизСкачать

11 класс - Химия - Электролиз

задача на электролиз. химия егэ 2020Скачать

задача на электролиз. химия егэ 2020

7. ЭлектролизСкачать

7. Электролиз

ЕГЭ по химии. Электролиз солей. Задание 22Скачать

ЕГЭ по химии. Электролиз солей. Задание 22

Электролиз растворов. 2 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз растворов. 2 часть. 10 класс.

Электролиз расплавов и растворов. 1 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз расплавов и растворов. 1 часть. 10 класс.

Часть 3-2. Электролиз водных растворов. Примеры решений уравнений (подробно).Скачать

Часть 3-2. Электролиз водных растворов. Примеры решений уравнений (подробно).

91. Электролиз. Задачи (часть 2)Скачать

91. Электролиз. Задачи (часть 2)

ЭлектролизСкачать

Электролиз
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии