Использование уравнения Фарадея в расчетах при электролизе солей

Задача 708.
Чему равна эквивалентная масса кадмия, если для выделения 1 г калия из раствора его соли надо пропустить через раствор 1717 Кл электричества?
Решение:
Согласно закону эквивалентов при пропускании определённого количества электричества (Q = It) через раствор выделяется эквивалентная масса любого вещества. Для расчета эквивалентной массы кадмия используем уравнение закона Фарадея:

Здесь m —  масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества; Э — его эквивалентная масса; I — сила тока; t — время; F — постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т.е.  количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.

Решим уравнение закона Фарадея относительно эквивалентной массы и подставим данные задачи
(m = 1г, I.t = 1717 Кл,), получим:

Ответ: 56,2 г/моль. 

Задача 709.
При прохождении через раствор соли трехвалентного металла тока силой 1,5 А в течение ЗО мин на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислить атомную массу металла.
Решение:
Рассчитаем эквивалентную массу металла: Для расчета эквивалентной массы металла используем уравнение закона Фарадея:

Здесь m —  масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества; Э — его эквивалентная масса; I — сила тока; t — время; F — постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т.е.  количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.

Решим уравнение закона Фарадея относительно эквивалентной массы и подставим данные задачи
(m = 1,071г, I = 1,5 A, t = 30мин = 30 . 60 = 1800с), получим:

Теперь рассчитаем атомную массу металла по формуле: 

Mr(Me) = Э ^. В = 38,28 ^. 3 = 114,835 г  , т.е. Ar(Me) = 114,835.

Ответ: 114,835.

Задача 710.
Какой процесс протекает при электролизе водного раствора хлорида олова (II) на оловянном аноде:
Sn → Sn²⁺ + 2; 2Cl^— → Cl₂ + 2; 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 2?
Решение:
Стандартный электродный потенциал электрохимической системы Sn → Sn²⁺ + 2 (-0,126В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде  (-0,41В) незначительно. Поэтому на катоде будет выделяться олово ⁰(Sn²⁺/Sn) >⁰(2H⁺/H₂)):

Sn²⁺ 2  = Sn⁰

На аноде будет происходить электрохимическое окисление олова – материала анода, поскольку, отвечающий системе Sn → Sn²⁺ + 2  (-0,126В) значительно ниже 2Cl^— → Cl₂ + 2 (+1,36В) и потенциала окисления воды (+1,228В) . Ионы хлора, движущиеся к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве.

Таким образом, при электролизе водного раствора хлорида олова (II) на катоде в основном происходит разряд ионов Sn²⁺ и выделение металла. На аноде происходит противоположный процесс – окисление металла. В данном случае электролиз сводится к растворению металла анода и выделению его на катоде. Этот процесс можно применить для электрохимической очистки олова.

Ответ: а).