Составление схем электролиза веществ

Расчет количества электронов электролиза серной кислоты

Задача 145.
Электролиз 100 г водного раствора серной кислоты с мольной долей последней 2,5% проводили в течении 15 минут. Сила тока была постоянной и равнялась 10 А. Рассчитайте количество электронов, прошедших через раствор.
Решение:
Согласно закону Фарадея из уравнения:

m = Э^.I^.t/F = M^.I^.t/n^.F;
n = I^.t^.M/m^.F, где

m — масса выделившегося вещества (г); Э — эквивалентная масса вещества (г/моль), равная отношению молярной массы на количество отдаваемых или принимаемых электронов; M — молярная масса выделившегося вещества (г/моль); n — число электронов, принимающих участие в данной реакции; I — сила тока (А); t — время (c); F — постоянная Фарадея = 96500 Кл/моль.
А проще всего по формуле:

n = I^.t/F, 

где нужно знать силу тока в (А) и время электролиза (сек). Произведение t^.I разделить на 96500 и получится n(количество электронов) в молях.

Тогда

n(количество электронов) = I^.t/F = 10^.(15 ^. 60)/ 96500 = 0,09 моль.

Ответ: n(количество электронов) = 0,09 моль.
 

Электролиз водного раствора хлорида железа 

Задача 146.
Составьте схему процессов, происходящих на электродах, при электролизе водного раствора FeCl₃. 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 FeCl₃ катод — угольный, анод — угольный, I= 6,0 A, m = 0,5 г. 
Решение:
Е(Fe³⁺/Fe) = −0,036 В;
M(FeCl₃) = 162,5 г/?моль;
Э(FeCl₃) = 54,16 г/?моль.
В водном растворе соль FeCl₃ диссоциирует по схеме:  FeCl₃ ⇔ Fe³⁺ + 3Cl^–. Стандартный электродный потенциал системы 
Fe³⁺ + 3  = Fe⁰ (-0,036 В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов Fe³⁺:

Fe³⁺ + 3 = Fe⁰ 

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

2Cl^– — 2  =  2Cl*
Cl* + Cl* = Cl₂

Сложим, предварительно умножив уравнение катодного процесса на два и на три уравнения анодного процессов, получим суммарное уравнение:

2Fe³⁺ + 6Cl^– = 2Fe + 3Cl₂ 

Молекулярная форма процесса:

2FeCl₃  = 2Fe   +    3Cl₂
              катод        анод

При гидролизе FeCl₃ в водном растворе с инертными электродами образуются металлическое железо, и выделяется газообразный хлор.
Рассчитаем время электролиза FeCl₃
m = (Э ^. I ^. t)/F;
t = (m ^. F)/(Э ^. I) = (0,5 ^. 96500)/(54,16 ^. 6) = 48250/324,96 = 148 c.
 

Электролиз раствора CrCl₃ при хромовом аноде

Задача 147.
Составить электродные уравнения процессов, протекающих на электродах при электролизе раствора CrCl₃; анод хромовый.
Решение:
При электролизе CrCl₃ с использованием хромового анода на катоде будет выделяться чистый хром, а на аноде ионы хлора не будут разряжаться, и, следовательно, выделение хлора не наблюдается. В данном случае происходит растворение самого хромового анода, т.е. с анода хром в виде ионов Cr³⁺ переходит в раствор.
Электролиз раствора CrCl₃ с использованием хромового анода выражается следующей схемой:

Катод (-): Cr³⁺ + 3 = Cr⁰
Анод (+): Cr⁰ — 3 = Cr³⁺

Вывод:
Электролиз  CrCl₃ с использованием хромового анода сводится к переносу хрома с анода на катод.