Электролиз (Electrolysis). Уравнение Фарадея | Задания 268-270

Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах

 

Решение задач на электролиз растворов солей

 

 

Задание 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.

Решение:
Стандартный электродный потенциал системы Zn2+ + 2    = Zn0 (-0,763 В) значительно отрицательне потенциала водородного электрода в кислой среде (0,00 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением водорода, а ионы Zn2+, приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему зоне (катодное пространство):

2О + 2    = Н2↑ + 2ОН

На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:

2О — 4    = О2↑  + 4Н+,

поскольку, отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,23 В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (+2,01 В), характеризующий систему: 2SO42- — 2   = 2S2O82-. Ионы SO42-, движущиеся при этом к аноду, будут накапливаться  в анодном пространстве.

Силу тока вычисляем из уравнения Фарадея относительно выделившегося объёма газа, имея в виду, что 5 ч = 18000 с и  VЭ2) = 5,6 лг/моль, получим:

I = V . F/ VЭ . t = 6 . 96500/5,6 . 18000 = 5,74 A.

Здесь V – объём выделившегося газа, л; VЭэквивалентный объём газа, л/моль; I – сила тока,  А;  t – время, с; F – число Фарадея, 96500 Кл/моль.

Ответ: I = 5,74 А.


Задание 269.
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 анодов. Ответ: 94,48%.
Решение:
Массу теоретического выхода меди вычислим из уравнения Фарадея, имея в виду, что 4 ч = 14400 с и МЭ(Cu) = 31,77 г/моль, получим:

m(Cu) = МЭ(В)  t/F = 31,77 . 50 . 14400/96500 = 237,04 г.

Здесь m(B) – масса выделившегося вещества, г; МЭ(В)масса эквивалента вещества, г/моль; I – сила тока,  А;  t – время, с; F – число Фарадея, 96500 Кл/моль.

Выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной) равен:

Стандартный электродный потенциал системы Cu2+ + 2   = Cu0 (+0,34 В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в кислой среде (0,00 В). В  этом случае при электролизе соли на угольных электродах, на катоде будет происходить электрохимическое восстановление меди Cu2+:

Cu2+ + 2   = Cu0

На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:

2О — 4   = О2↑ + 4Н+,

поскольку, отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,23 В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (+2,01 В), характеризующий систему: 2SO42- — 2   = 2S2O82-. Ионы SO42-, движущиеся при этом к аноду, будут накапливаться  в анодном пространстве.

При электролизе соли медного купороса на медном аноде на катоде будет электрохимическое восстановление меди Cu2+. На аноде будет происходить электрохимическое окисление меди, приводящее к выделению в анодное пространство ионов Cu2+, поскольку  отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+0,34 В) значительно ниже, чем стандартный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему:

2О — 4   = О2↑ + 4Н+

т. е. в данном случае при электролизе будет происходить растворение медного анода и отложение меди на катоде. Электрохимические процессы при данном типе электролиза:

Катод: Cu2+ + 2   = Cu0;
Анод: Cu0 — 2   = Cu2+

Ответ: m% = 94,49%.


Задание 270.
Электролиз раствора NaI проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вsчислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде? Ответ: 0,56 г; 71,0 г.
Решение:
Стандартный электродный потенциал системы Na+   = Na0 (-2,71 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением водорода, а ионы Na+, приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему зоне (катодное пространство):

2О + 2    = Н2↑ + 2ОН

На аноде будет происходить электрохимическое окисление ионов I-, приводящее к выделению йода:

2I — 2    = I2.

поскольку  отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+0,54 В) значительно ниже, чем стандартный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему:

2О — 4    = О2↑ + 4Н+

Массу веществ, выделившихся на электродах находим из уравнения Фарадея, имея в виду, что 2,5 ч = 9000 с и МЭ2) = 1 г/моль, МЭ(I2) = 126,9 г/моль получим:

m(B) = МЭ(B) . t/F
m(H2) = МЭ(H2).I. t/F = 1 . 6 . 9000/96500 = 0,56 г;
m(I2) = МЭ(I2) . t/F = 126,9 . 6 . 9000/96500 = 71,00 г.

m(B) – масса выделившегося вещества, г; МЭ(В) – масса эквивалента вещества, г/моль; I – сила тока,  А;  t – время, с; F – число Фарадея, 96500.

Ответ: m(I2) =   0,56 г; 71,0 г.


🎬 Видео

Закон Фарадея (теория + задача). Электролиз. Часть 4-1.Скачать

Закон Фарадея (теория + задача). Электролиз. Часть 4-1.

Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза | Физика 10 класс #60 | ИнфоурокСкачать

Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза | Физика 10 класс #60 | Инфоурок

Электролиз. Закон Фарадея. 10 класс.Скачать

Электролиз. Закон Фарадея. 10 класс.

Урок 298. Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея для электролизаСкачать

Урок 298. Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея для электролиза

Задачи на закон Фарадея. Средняя сложность. Электролиз. Часть 4-2.Скачать

Задачи на закон Фарадея. Средняя сложность. Электролиз. Часть 4-2.

Электролиз. Задача на закон Фарадея с площадью поверхности и выходом по току.Скачать

Электролиз. Задача на закон Фарадея с площадью поверхности и выходом по току.

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

Закон ФарадеяСкачать

Закон Фарадея

ЭлектролизСкачать

Электролиз

ФИЗХА 10-11 класс | Электролиз, закон Фарадея | Олимпиадные задачи по химииСкачать

ФИЗХА 10-11 класс | Электролиз, закон Фарадея | Олимпиадные задачи по химии

Опыты по физике. Электролиз раствора сульфата меди (II). Первый закон ФарадеяСкачать

Опыты по физике. Электролиз раствора сульфата меди (II). Первый закон Фарадея

Электролиз. 10 класс.Скачать

Электролиз. 10 класс.

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

Электролиз. Решение задач. 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).

Урок 186 (осн). Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея для электролизаСкачать

Урок 186 (осн). Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея для электролиза

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

Электролиз. Часть 1. Процесс электролиза, основные закономерности.

Электролиз. Часть 2. Уравнения электролиза расплавов и растворов.Скачать

Электролиз. Часть 2. Уравнения электролиза расплавов и растворов.

Опыты по химии. Электролиз раствора йодида калияСкачать

Опыты по химии. Электролиз раствора йодида калия

Расчётные задачи с нуля. Глава 6. ЭлектролизСкачать

Расчётные задачи с нуля. Глава 6. Электролиз

Закон Фарадея и плотность тока. Олимпиадная задача. Физика+химия.Скачать

Закон Фарадея и плотность тока. Олимпиадная задача. Физика+химия.
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии