УРОВЕНЬ В. Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов водного раствора сульфата калия (анод инертный)

Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов водного раствора сульфата калия (анод инертный). Определить какие вещества и в каком количестве выделяются на катоде и аноде, если проводить электролиз в течение четырех часов при силе тока 2А. Температура 298К, давление 99 кПа.

Дано: Электролит: K2SO4 τ = 4 ч Т = 298 К I = 2 A Р = 99 кПа Анод инертный 1. Схема электролиза-? 2. (катод) -? 3. (анод) -?

РЕШЕНИЕ K2SO4 = 2K+ + Схема электролиза: K(-) A(+) (инертный) K+ 2H2O + 2ē = 2H2O - 4ē = = H2 + 2OH- = О2 + 4H+ На катоде выделяется H2, на аноде выделяется О2 По закону Фарадея объемы водорода и кислорода, выделившиеся при (н.у.):

= = 3, 34 л.

где = 11, 2 л/моль.

F = 96500 Кл/моль, если τ – cек,

F = 26, 8 А∙ ч/моль, если τ – час.

= = 1, 67 л,

где = 5, 6 л/моль, т.е. = 2

Объем водорода при заданных условиях отличных от нормальных определяем из уравнения:

,

откуда: = = 3, 73 л

Объем кислорода при заданных условиях:

= 1/2 = 1, 865 л.

Ответ: 3, 73 л водорода, 1, 865 л кислорода.

 

2.Металлическую деталь, площадь поверхности которой равна 100 см², необходимо покрыть слоем электролитически осажденной меди из раствора хлорида меди (II). Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов, если анод медный. Сколько времени должно длиться осаждение при силе тока 8А и выходе по току 98%, если толщина покрытия 0, 15 мм. Плотность меди – 8, 9 г/см³.

 

Дано: Электролит: CuCl2 S = 100 см2 h = 0, 15 мм I = 8 A BT = 98 % ρ Cu = 8, 9 г/см3 Анод медный Схема электролиза-? Время электролиза, τ -?

РЕШЕНИЕ CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- Схема электролиза: K(-) A(+) (Cu) Cu2+ + 2ē = Cu Cl- H2O H2O Cu – 2ē = Cu2+ На катоде выделяется Cu, на аноде растворяется Cu. ВТ= ; mCu(факт) =mCu(теор)·ВТ

По закону Фарадея с учетом выхода по току (ВТ) масса меди, фактически выделившейся на катоде равна:

m_Cu(факт) = .

Масса меди, необходимая для получения медного покрытия:

m_Cu(факт) = S∙ h∙ ρ (г), где S – см², h – см, ρ – г/см³.

S∙ h∙ ρ _Cu = ,

откуда
τ = 1, 43 часа,

где M_эк(Cu) = = 32 г/моль

F = 26, 8 – А∙ ч/моль,

10^-1 – коэффициент пересчета мм в см.

Ответ: 1, 43 часа.

 

3. Определить молярную концентрацию эквивалента раствора нитрата серебра, если для выделения всего серебра из 75 см³ этого раствора потребовалось пропустить ток силой 4А в течение 25 минут. Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов. Анод инертный. Выход по току серебра 100%.

Дано: Электролит: AgNO3 I = 4 A = 75 см3 τ = 25 мин Анод инертный Схема электролиза-? -?

РЕШЕНИЕ AgNO3 = Ag+ + Схема электролиза: K(-) A(+) инертный Ag+ + ē = Ag H2O 2H2O - 4ē = О2 + 4H+ На катоде выделяется Ag, на аноде выделяется О2.

Молярная концентрация эквивалента раствора AgNO₃:

=

По закону эквивалентов: n_эк(AgNO₃) = n_эк(Ag),

n_эк(Ag) = ,

где m_Ag – масса серебра, выделившегося при электролизе с учетом 100 % выхода по току.

m_Ag = , откуда

= = n_эк(Ag) = n_эк(AgNO₃)

Молярная концентрация эквивалента раствора AgNO₃:

= = 0, 83 моль/л.
где τ – c, F – 96500 Кл/моль, V_р-ра – л.

60 – коэффициент пересчета мин. в сек.

10^-3 – коэффициент пересчета см³ в л.

Ответ: = 0, 83 моль/л.