Примеры решения задач. 1. Указать, какие группы катионов металлов можно восстановить до

1. Указать, какие группы катионов металлов можно восстановить до

металла методом электролиза из водных растворов:

а)Rb⁺, Ba²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺;

б) Ag⁺, Bа²⁺, Zn²⁺, Al³⁺;

в) Ni²⁺, Ag⁺, Hg²⁺, Pt²⁺;

г) Mg²⁺, Ti²⁺, Cr³⁺, Sb^{3 +}?

Решение:

Методом электролиза из водных растворов можно восстановить до металла катионы тех металлов, для которых превышают электродный потенциал выделения водорода из водного раствора (–1,4 В). В таблице 10.1 приведены значения . Условие ˃ –1,4 В выполняется для следующих металлов:

Ni ( =-0,25В),

Ag ( =+0,80В),

Hg ( =+0,86В),

Pt ( =+1,20В.

 

Ответ: в) методом электролиза из водных растворов можно восстановить до металла катионы Ni²⁺, Ag⁺, Hg²⁺, Pt²⁺.

 

2. Указать, какие группы анионов можно окислить методом электролиза из водных растворов:

а) Cl , SO , S , PO ;

б) Cl , Br , S , I ;

в) SiO , CO , NO , ClO ;

г) PO , SO , NO , Cl .

Решение:

При электролизе водных растворов могут окисляться только анионы бескислородных кислот. Следовательно, из предложенных групп анионов методом электролиза из водных растворов можно окислить анионы Cl , Br , S , I .

Ответ: б) Cl , Br , S , I .

 

 

3. Указать, восстановление каких групп катионов металлов при электролизе водных растворов сопровождается выделением водорода из водного раствора:

а) K⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Bi³⁺;

б) Al³⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Fe²⁺;

в) Sr²⁺, Cu²⁺, Pt²⁺, Pd²⁺;

г) Cd²⁺, Ni²⁺, Sn²⁺, Pb²⁺.

Решение:

Одновременно с ионами металлов восстанавливаются молекулы воды или ионы водорода с выделением водорода, если = -1,4…0 В. Из указанных рядов металлов условие выполняется для ряда г) Cd²⁺, Ni²⁺, Sn²⁺, Pb²⁺:

 

=-0,40В,

=-0,25В,

=-0,14В,

=-0,13В

Таким образом, при электролизе водных раствороввосстановление Cd²⁺, Ni²⁺, Sn²⁺, Pb²⁺ сопровождается выделением водорода из водного раствора:

Ответ: г) Cd²⁺, Ni²⁺, Sn²⁺, Pb²⁺.

 

4.Составить схемы электролиза и написать уравнения электродных процессов водных растворов солей (анод инертный): а) хлорида меди (II), б) гидроксида натрия. Какие продукты выделяются на катоде и аноде?

 

Дано: а)CuCl2, б) NaОН. Анод инертный 1. Схема электролиза-? 2. Продукты электролиза-?

Решение:   а) CuCl2 ↹ Cu2+ + 2Cl- Схему электролиза составляем в соответствии с таблицами 1 и 2:   Kатод (-): Cu2+ + 2ē = Cu A(+) инертный: 2Cl-- 2ē = Cl2   На катоде выделяется Cu, на аноде выделяется Cl2.

 

б) NaОН = Na⁺ + ОН ^-

 

Kатод(-): 2H₂O+2ē = H₂+2OH^-

Aнод (+) инертный: 4ОН - 4ē = О₂+ 2H₂О

На катоде выделяется Н₂, на аноде выделяется О₂.

 

5. Составить схемы электролиза и написать уравнения электродных процессов водного раствора соли сульфата никеля (II), если: а) анод инертный, б) анод никелевый. Какие продукты выделяются на катоде и аноде?

 

Дано: NiSO4 а) анод инертный б) анод никелевый   1. Схема электролиза-? 2. Продукты электролиза-?

Решение: а) анод – инертный NiSO4 ↹ Ni2+ + Схему электролиза составляем в соответствии с таблицами 1 и 2: K(-): Ni2+ + 2ē = Ni 2H2O+2ē=H2+2OH- A(+): 2H2O-4ē=О2+4H+ На катоде выделяется Ni и H2, на аноде выделяется О2.

 

б) анод – никелевый:

NiSO₄ ↹ Ni²⁺ +

K(-): Ni²⁺ + 2ē = Ni

2H₂O+2ē=H₂+2OH

A(+): Ni - 2ē = Ni²⁺

На катоде выделяется Ni и H₂, на аноде растворяется (окисляется) Ni.

6. При электролизе растворов а) нитрата кальция, б) нитрата серебра на аноде выделяется 560 мл газа (н.у.). Составить схему электролиза и написать уравнения электродных процессов. Определить какое вещество и в каком количестве выделилось на катоде? Анод инертный.

 

Дано: Электролиты: а) Ca(NO3)2 б) AgNO3 анод = 560 см3 Анод инертный   Схема электролиза-? -? -?

Решение: а) Ca(NO3)2 = Ca2+ + 2 Схема электролиза: K(-): 2H2O+2ē=H2+2OH- A(+): 2H2O-4ē=О2+4H+ На катоде выделяется Н2, на аноде выделяется О2   По закону эквивалентов: nЭК (В1)(анод) = nЭК (В2)(катод) В соответствии со схемой электролиза: nЭК (О2)(анод) = nЭК (Н2)(катод) или:

, откуда = = = 1120 см³,

= 11200 см³/моль, = 5600 см³/моль.

На катоде выделилось 1120 см³ водорода.

 

б) AgNO₃ ↹ Ag⁺ +

Схема электролиза:

K(-): Ag⁺ + ē = Ag

A(+): 2H₂O-4ē=О₂+4H

 

На катоде выделяется Ag, на аноде выделяется О₂.

По закону эквивалентов: n_ЭК (Ag)(катод) = n_ЭК (О₂)(анод) или:

, откуда = = 10,8 г, где .

На катоде выделилось 10,8 г серебра.