Составление схем электродных процессов на электродах при электролизе солей

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:

Видео:Гальванические элементы. 1 часть. 10 класс.Скачать

Гальванические элементы. 1 часть. 10 класс.

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:

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

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:

Видео:Электролиз. 10 класс.Скачать

Электролиз. 10 класс.

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)

Видео:ЭлектролизСкачать

Электролиз

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.

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

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

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

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

Электролиз. Часть 1. Процесс электролиза, основные закономерности.

Электролиз расплавов и растворов. 10 класс.Скачать

Электролиз расплавов и растворов. 10 класс.

Электролиз растворов. 1 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз растворов. 1 часть. 10 класс.

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

Электролиз расплавов и растворов. 1 часть. 10 класс.

7. ЭлектролизСкачать

7. Электролиз

Электрохимия. Гальванический элемент Даниэля-ЯкобиСкачать

Электрохимия. Гальванический элемент Даниэля-Якоби

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

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

ЕГЭ по химии. Электролиз солей. Задание 22Скачать

ЕГЭ по химии. Электролиз солей. Задание 22

Электролиз раствора соли нитрата меди Cu(NO3)2 | Схема электролиза солиСкачать

Электролиз раствора соли нитрата меди Cu(NO3)2 | Схема электролиза соли

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

Электролиз. Часть 2. Уравнения электролиза расплавов и растворов.

9 класс Электролиз расплавов солейСкачать

9 класс Электролиз расплавов солей

Электролиз раствора соли иодида натрия NaI | Схема электролизаСкачать

Электролиз раствора соли иодида натрия NaI | Схема электролиза

Электролиз растворов. 2 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз растворов. 2 часть. 10 класс.

Химия 11 класс (Урок№8 - Химические источники тока. Ряд стандартных электродных потенциалов.)Скачать

Химия 11 класс (Урок№8 - Химические источники тока. Ряд стандартных электродных потенциалов.)

Как писать уравнения электролиза? | Химия ЕГЭ 2022 | УмскулСкачать

Как писать уравнения электролиза? | Химия ЕГЭ 2022 | Умскул
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии