Основы электрохимии. Электролиз. Часть 2
.pdfв) К- |
2Н2О – 4ē = О2° + 4Н+; г) К- |
2Н2О – 4ē = О2° + 4Н+; |
|
А+ |
Ва2+ + 2ē = Ва°; |
А+ |
2Н2О + 2ē = Н2° + 2ОН-; |
д) К- |
Ва2+ – 2ē = Ва°; |
|
|
А+ |
2Н2О + 4ē = О2° + 4Н+. |
|
|
2. В кислоте растворили 0,45 г латуни (сплав цинка с медью). Полученный раствор подвергли электролизу. Для полного выделения одного из металлов через раствор пропустили ток силой 1 А в течение 8 мин. Каков процентный состав сплава (ответ указан для цинка)?
а) 59,6 %; |
б) 48,5 %; |
в) 35,5 %; |
г) 27,4 %; |
д) 15,6 %. |
|
3. В каком случае электролиз водного раствора электролита будет сво- |
|||||
диться лишь к разложению воды? |
|
|
|
||
а) CuSO4, |
Na2SO4; |
б) Na2SO4, KNO3; |
в) NaCl, |
Cu(NO3)2; |
|
г) AgNO3, NaCl; |
д) LiNO3, NaCl. |
|
|
||
4. Какое вещество выделяется при электролизе водных растворов щело- |
|||||
чей на аноде? |
|
|
|
|
|
а) кислород; |
|
б) водород; |
в) щелочной металл; |
||
г) кислород и ион водорода; |
д) водород и кислород. |
|
|||
5. По какой формуле можно найти массу веществ, выделяющихся на элек- |
|||||
тродах при электролизе? |
|
|
|
|
|
а) m = KmэIt; |
б) m = mэIt/F; |
в) m = KtNа; |
|
||
г) m = mэF/I; |
д) m = mаIt/Fc. |
|
|
||
Вариант 8
1. Какие окислительно-восстановительные реакции протекают при электролизе раствора хлорида натрия на угольных электродах?
а) К- |
Na+ + ē = Na°; |
б) К- |
Na+ + ē = Na°; |
А+ |
2H2O – 4ē = О2° + 4Н+; |
А+ |
2Cl- – 2ē = Cl2°; |
в) К- |
2Н2О + 2ē =Н2° + 2ОН-; |
г) К- |
2Н2О + 2ē = Н2° + 2ОН-; |
А+ |
2Cl- – 2ē = Cl2°; |
А+ |
2Н2О – 4ē = О2° + 4Н+. |
2. При электролизе раствора гидроксида калия с использованием угольных электродов на аноде выделилось 0,5 л газа. Какое вещество и в каком ко-
личестве выделится на катоде (н. у.)? |
|
|
а) калий, 0,87 г; |
б) калий, 1,75 г; |
в) водород, 0,5 л; |
г) водород, 1 л; |
д) кислород, 25 л. |
|
|
21 |
|
3. При прохождении электрического тока силой 1,5 А в течение 30 мин через раствор трехвалентного металла на катоде выделилось 1,071 г металла.
Какой металл выделился, укажите атомную массу металла? |
|
|||
а) 10,8; |
б) 204,3; |
в) 44,9; |
г) 114,8; |
д) 26,9. |
4. Значение рН в приэлектродном пространстве выросло. Какая соль под- |
||||
вергалась электролизу? |
|
|
|
|
а) CuSO4; |
б) AgNO3; |
в) NaCl; |
г) Cu(NO3)2; |
д) CuSO4. |
5. Какой металл первым будет разряжаться на катоде, если пропускать постоянный электрический ток с использованием угольных электродов через водный раствор, содержащий AgNO3, Cu( NO3 )2 или Zn(NO3)2?
а) Ag; б) Cu; в) Zn;
г) все три металла выделяются одновременно; д) металл не выделяется, а происходит восстановление водорода.
2.2.Контрольные задания (1-й уровень)
1.Электролиз раствора К2SО4 проводили при силе тока 5 A в течение 3 ч. Чему равен объем газов (н. у.), выделившихся на катоде и аноде?
а) |
6,266 |
и |
3,133 л; |
б) |
9,554 |
и |
9,554 л; в) 6,778 и 7,875 л; |
г) |
10,675 |
и |
12,650 л; |
д) |
8,655 |
и |
4,55 л. |
2. При электролизе соли некоторого металла в течение 1,5 ч при сила тока 1,8 А на катоде выделилось1,75 г этого металла. Какова эквивалентная масса металла?
а) 15,55 г/моль; |
б) 12,67 г/моль; |
в) 17,37 г/моль; |
||
г) 20,55г/моль; |
д) 25,56 г/моль. |
|
|
|
3. При электролизе раствора СuSО4 на аноде выделилось 168 мл газа |
||||
(н. у.). Какая масса меди выделилась на катоде? |
|
|||
а) 1,7 г; |
б) 0,953 г; |
в) 2,56 г; |
г) 4,78 г; |
д) 0,56 г. |
4. Электролиз раствора Na2SО4 проводили в течение 5 ч при силе тока 7 А. |
||||
Какая масса воды при этом разложилась? |
|
|
||
а) 11,75 г; |
б) 6,5 г; |
в) 13,34 г; |
г) 20,3 г; |
д) 7,12 г. |
5. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2 А в |
||||
течение 4 ч. Какая масса серебра выделилась на катоде? |
|
|||
а) 16,1 г; |
б) 32,20 г; |
в) 13,3 г; |
г) 35,4 г; |
д)16,7 г. |
|
|
22 |
|
|
6. Электролиз раствора сульфата некоторого металла проводили при силе тока 6 А в течение 45 мин, в результате чего на катоде выделилось 6,49 г ме-
талла. Какова эквивалентная масса металла? |
|
|
а) 23,8 г/моль; |
б) 13,46 г/моль; |
в) 32,7 г/моль; |
г) 28,9 г/моль; |
д) 8,2 г/моль. |
|
7. На сколько уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора АgNОз проводить при силе тока 2 А в течение 38 мин 20 с ?
а) 7,3 г; б) 5,1 г; в) 4,47 г; г) 1,47 г; д) 3,98 г.
8. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч в результате чего выделилось 6 л. кислорода (н. у.). Какова сила тока, при которой осу-
ществлялся электролиз? |
|
|
|
|
а) 5,74 А; |
б) 7,64 А; |
в) 25,3 А; |
г) 4,9 А; |
д) 0,574 А. |
9. Электролиз раствора СuSО4 проводили с медным анодом в течение 4 ч, при силе тока 60 А. При этом выделилось 224 г меди. Каков выход по току?
а) 94,48 %; б) 9,44 %; в) 87,23 %; г) 90,1 %; д) 34,12 %.
10. Электролиз раствора NaI проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 ч. Какова масса вещества, выделившегося на катоде и аноде?
а) 0,56 г |
и |
71,0 г; |
б) 1,71 г |
и |
35,1 г; |
в) 5,60 г и 7,15 г; |
г) 3,34 г |
и |
82,5 г; |
д) 9,98 г |
и |
65,230 г. |
|
2.3.Контрольные задания (2-й уровень)
1.Через последовательно соединенные электролизеры с инертными электродами, содержащими: первый – раствор хлорида бария, второй – раствор сульфита калия, с одинаковыми количествами веществ, пропускали электрический ток. Электролиз остановили, когда в первом электролизере прекратилось повышение концентрации гидроксильных ионов, а на аноде этого электролизера выделилось 11,2 л газа. Полученные в результате реакций растворы смешали. Какова масса выделившегося осадка?
а) 116,5 г; |
б) 174,7 г; |
в) 126,3 г; |
г) 231,5 г; |
д) 189,3 г. |
2. При электролизе раствора нитрата хрома (II) выделилось 20,8 г хрома. Что и в каком объеме выделилось на аноде? Выделившийся хром растворили в соляной кислоте, после чего раствор оставили на воздухе, а затем к нему посте-
23
пенно прилили раствор щелочи. Выпавший вначале осадок при этом полностью растворился. Какой объем 40%-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,4 г/мл) израсходован в этом опыте?
а) 189,6 мл; б) 1 74,7 мл; в) 156,3 мл; г) 114,3 мл; д) 248,9 мл.
3. Через герметичный сосуд, полностью заполненный двумя молями подкисленной воды, пропущен электрический ток до разложения ее половинного количества. Каково давление в сосуде при 0°С, если считать воду несжимаемой?
а) 1708,00 атм; |
б) 1886,67 атм; |
в) 1510,63 атм; |
г) 903,15 атм; |
д) 548,93 атм. |
|
4. При электролизе раствора, содержащего 2,895 г смеси FеС12 и FеС13, на катоде выделилось 1,12 г металла. Какова массовая доля (в процентах) каждого из компонентов исходной смеси, если электролиз проводили до полного осаждения железа?
а) 81,1 |
и |
18,9 %; |
б) 92,6 |
и |
7,4 %; |
в) 76,4 и 23,6 %; |
г) 66,9 |
и |
33,1 %; |
д) 43,9 |
и |
56,1 %. |
|
5. При пропускании тока силой 0,804 А в течение 2 ч через 160 мл водного раствора АgNO3 и Сu(NО3)2 на катоде выделилось 3,44 г смеси двух металлов (Аg и Cu). Какова молярная концентрация обеих солей в исходном растворе, если известно, что раствор, полученный по окончании опыта, не содержал ни ионов меди, ни ионов серебра?
а) 0,245 |
и |
0,125 моль/л; |
б) 0,125 |
и |
0,125 моль/л; |
в) 1,255 |
и |
0,235 моль/л; |
г) 1,315 |
и |
0,500 моль/л; |
д) 0,893 |
и |
0,1275 моль/л. |
|
|
|
6. При растворении в воде кристаллогидрата сульфата никеля NiSO4·7Н2О образовалось 800 г раствора. Для полного выделения никеля из 100 г этого раствора пропускали электрический ток силой 1,072 А в течение 2 ч. Какова масса кристаллогидрата, израсходованного для приготовления исходного раствора?
а) 89,92 г; б) 16, 77 г; в) 37,63 г; г) 90, 15 г; д) 48,93 г.
7. Водный раствор едкого натра подвергли электролизу током 10 А в течение 268 ч. После окончания электролиза осталось 100 г 24%-ного раствора гидроксида натрия. Какова первоначальная концентрация раствора?
а) 17,8 %; |
б) 7,7 %; |
в) 2,4 %; |
г) 19,3 %; |
д) 38,9 %. |
|
|
24 |
|
|
8. В кислоте растворили 0,45 г латуни (сплав цинка с медью). Полученный раствор подвергли электролизу. Для полного выделения одного из металлов через раствор пропускали ток силой 1 А в течение 8 мин. Каков процентный состав сплава (по меди)?
а) 35,5 %; |
б) 17,7 %; |
в) 17,3 %; |
г) 93,5 %; |
д) 48,3 %. |
9. 20 г сульфата калия растворили в 150 мл воды и провели электролиз раствора. После электролиза массовая доля сульфата калия составила 15 %. Какие объемы водорода и кислорода были получены при температуре 20°С и давлении 101325 Па?
а) 17,08 |
и |
8,96 л; |
б) 24,5 |
и |
49 л; |
в) 10,2 и 2,63 л; |
г) 59,6 |
и |
35,5 л; |
д) 10,4 |
и |
49 л. |
|
10. При электролизе 9,17%-ного раствора нитрата калия массой 872 г на аноде выделился 61 л кислорода (t = 21°С, р = 80,11 кПа). Какова массовая доля нитрата калия в растворе после проведения электролиза?
а) 70 %; б) 47 %; в) 10 %; г) 95 %; д) 33 %.
2.4.Контрольные задания (3-й уровень)
1.Через электролизер, содержащий 1454,6 мл 10%-ного раствора сульфата меди (плотность – 1,1), пропустили электрический ток. Через некоторое время ток отключили. В оставшийся после электролиза раствор пропустили избыток газа А. При этом получилось 48 г черного осадка. При сжигании газа А в избытке кислорода образуются вода и газ Б, обесцвечивающий бромную воду. Рассчитайте объем газа, выделившегося на аноде, и объем 60%-ной азотной кислоты (плотность раствора 1,37), необходимой для растворения меди, осажденной на катоде. Определите газы А и Б.
2.В результате электролиза оксида алюминия с угольным анодом образуется оксид углерода (IV), при пропускании которого через раствор гидроксида кальция образуется 48,6 г гидрокарбоната кальция. Рассчитайте количество железной окалины, которое можно восстановить с помощью образовавшегося алюминия. Каков объем получившегося оксида углерода (IV)?
3.При электролизе раствора нитрата хрома (III) на катоде выделилось 26 г хрома. Что и в каком количестве выделилось на аноде? Выделившийся хром
25
сожгли в хлоре. К водному раствору образовавшейся соли постепенно прилили раствор гидроксида натрия. Выпавший вначале осадок полностью растворился. Сколько миллилитров 40%-ного раствора гидроксида натрия (плотность раствора 1,4) потребовалось для растворения выпавшего вначале осадка?
4.При электролизе раствора хлорида натрия на катоде выделилось 13,44 л водорода. Газ, выделившийся на аноде, был пропущен через горячий раствор гидроксида калия; при этом образовались хлорид калия и бертолетова соль. Рассчитайте количества образовавшихся солей.
5.При смешении 135 г 20%-ного раствора хлорида меди (II) и 680 г 10%-ного раствора нитрата серебра образовалось 57,4 г осадка. Оставшийся раствор отделили и подвергли электролизу. Определите качественный и количественный состав веществ, выделившихся на электродах.
6.Через электролизер, содержащий 375 мл 25%-ного раствора гидроксида натрия (плотность раствора 1,28), пропустили электрический ток. Через некоторое время ток отключили. Рассчитайте концентрацию гидроксида натрия в растворе после отключения электрического тока, если известно, что в результате электролиза на аноде выделилось 56 л газа.
7.При электролизе 183 г 50%-ного раствора нитрата никеля (II) на катоде выделилось 29,5 г металла. Рассчитайте процентную концентрацию кислоты, образовавшейся в электролизере, и объем газа, выделившегося на аноде.
8.Медный кулонометр соединен последовательно с электролизером, в котором идет электролиз водного раствора нитрата серебра на угольных электродах. На катоде в кулонометре выделилось 192 г меди, а в электролизере – 450 г серебра. Определите выход по току в электролизере. Напишите уравнения электродных процессов. Какой объем займет выделившийся кислород, если этот объем
измерить при 10°С и давлении 97303 Па?
9.Через серебряный кулонометр пропускали ток в течение 3 ч. Амперметр показывал силу тока, равную 0,9 А. Найдите процент погрешности, даваемой амперметром, еслизаэтовремя вкулонометренакатодевыделилось 12,32 гсеребра?
10.Найдите толщину отложившегося при электролизе на железной проволоке слоя олова (плотность олова 7298 кг/м3), если длина проволоки 2 м, а диаметр ее 0,0004 м. Ток силой 2,5 А в течение 30 мин пропускали через раствор хлорида олова. Выход по току равен 93 %.
11.Вычислите время, в течение которого должен быть пропущен ток в 1,5 А через раствор цинковой соли, чтобы покрыть металлическую пластинку
26
слоем цинка толщиной 2,5·10-5 м, если общая площадь поверхности пластинки 0,1 м2 , а выход по току 90,5 % (плотность цинка 7133 кг/м3). Напишите электронные уравнения электродных процессов, суммарное уравнение реакции.
12.Железный предмет общей площадью поверхности 0,08 м2 помещен в качестве катода в раствор соли никеля. Какова толщина отложившегося слоя никеля, еслитоксилой3,15 Апропускаливтечение42 мин(плотностьникеля8900 кг/м3)?
13.В течение какого времени следует пропускать ток силой 6 А и напряжением 8 В через 12 л 2,2 М раствора сульфата натрия, чтобы получить 1,25 л
газа при температуре 20°С и давлении 9,86·104 Па?
14.При электролизе соли металла током силой 4,4 А за 1 ч 12 мин 22 с выделилось 1,782 г металла. Это количество металла было превращено в компактный кусок, который нагрели от 20 до 100оС, при этом было затрачено 128,8 Дж теплоты. При растворении 0,395 г металла в 15 мл 20%-ной HCl выделилось 540,8 мл водорода (объем измеряли при 20оС и давлении 98686 Па). При окислении кислородом 1,387 г этого металла получилось 2,62 г оксида. Какова погрешность в определении атомной массы? Определите металл.
15.Определите металл и его атомную массу на основании следующих данных: 1) при сжигании в кислороде 3,35 г металла получено 4,26 г оксида;
2)при прокаливании в хлоре из 4,02 г металла получено 8,87 г хлорида; 3) при электролизе раствора соли током силой 0,78 А за 96 мин 43 с выделилось 1,376 г металла; 4) удельная теплоемкость металла 0,444 Дж/(К·г). Вычислите погрешность определения атомной массы.
|
|
Библиографический список |
|
|
|
||
1. |
Г л и н к а |
Л. Н. Общая химия: Учебное пособие для |
вузов |
/ |
|||
Л. Н. Г л и н к а. Л.: Химия, 1987. 704 с. |
|
|
|
||||
2. |
Г л и н к а |
Л. Н. Задачи |
и упражнения |
по общей |
химии |
/ |
|
Л. Н. Г л и н к а. Л.: Химия, 1983. 264 с. |
|
|
|
||||
3. |
З а й ц е в |
О. С. |
Задачи, |
упражнения и |
вопросы по |
химии |
/ |
О. С. З а й ц е в. М.: Химия, 1996. 432 с. |
|
|
|
|
|||
4. |
К о р о в и н |
Н. В. |
Курс общей химии / Н. В. К о р о в и н. |
М.: Выс- |
|||
шая школа, 1981. 431 с. |
|
|
|
|
|
||
27
5.Р о м а н ц е в а Л. М. Сборник задач и упражнений по общей химии / Л. М. Р о м а н ц е в а, З. Л. Л е щ и н с к а я, В. А. С у х а н о в а. М.: Выс-
шая школа, 1980. 228 с.
6.Ф р и м а н т л М. Химия в действии / М. Ф р и м а н т л. М.: Мир, 1991. Ч. 1. 528 с.
7.Ф р и м а н т л М. Химия в действии / М. Ф р и м а н т л. М.: Мир, 1991. Ч. 2. 615 с.
8.Фролов В. В. Химия / В. В. Фролов. М.: Высшая школа, 1975.
543 с.
9. Я в о р с к и й Б. М. Основы физики / Б. М. Я в о р с к и й,
А. А. П и н с к и й. М.: Наука, 1972. Т. 2. 495 с.
10. Зырянова И. М. Основы электрохимии. Электролиз / И. М. Зырянова. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2003. Ч. 1. 37 с.
28
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица П.1.1
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы (по отношению к потенциалу стандартного водородного электрода
при 25°С)
Окисленная |
Число получаемых |
Восстановленная |
ϕ°, В |
|
форма |
электронов |
форма |
||
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
Li+ |
1 |
Li |
−3,045 |
|
Rb+ |
1 |
Rb |
−2,925 |
|
K+ |
1 |
K |
−2,925 |
|
Cs+ |
1 |
Cs |
−2,923 |
|
Ba2+ |
2 |
Ba |
−2,900 |
|
Sr2+ |
2 |
Sr |
−2,890 |
|
Ca2+ |
2 |
Ca |
−2,870 |
|
Na+ |
1 |
Na |
−2,714 |
|
La3+ |
3 |
La |
−2,522 |
|
Mg2+ |
2 |
Mg |
−2,370 |
|
AlO2− + 2H2O |
3 |
Al+4OH− |
−2,350 |
|
Be2+ |
2 |
Be |
−1,847 |
|
Al3+ |
3 |
Al |
−1,662 |
|
ZnO22− + 2H2O |
2 |
Zn+4OH− |
−1,216 |
|
Mn2+ |
2 |
Mn |
−1,180 |
|
SO42− + H2O |
2 |
SO32− 2OH− |
−0,930 |
|
2H2O |
2 |
H2+2OH− |
−0,828 |
|
Zn2+ |
2 |
Zn |
−0,763 |
|
Cr3+ |
3 |
Cr |
−0,744 |
|
Fe2+ |
2 |
Fe |
−0,440 |
|
2H+ (10-7M) |
2 |
H2 |
−0,414 |
|
Cd2+ |
2 |
Cd |
−0,403 |
|
Ti3+ |
1 |
Ti2+ |
−0,370 |
|
|
29 |
|
|
Продолжение табл. П.1.1
1 |
2 |
|
3 |
4 |
PbSO4 |
2 |
|
Pb+SO42− |
−0,356 |
In3+ |
3 |
|
In |
−0,343 |
Tl+ |
1 |
|
Tl |
−0,336 |
Co2+ |
2 |
|
Co |
−0,277 |
Ni2+ |
2 |
|
Ni |
−0,250 |
Sn2+ |
2 |
|
Sn |
−0,136 |
(CrO4)2− + 4H2O |
3 |
|
Cr(OH)3+5OH− |
−0,130 |
Pb2+ |
2 |
|
Pb |
−0,126 |
Fe3+ |
3 |
|
Fe |
−0,036 |
2H+ |
2 |
|
H2 |
0,000 |
NO3− + 2H2O |
2 |
|
NO2− +2OH− |
+0,010 |
S+2H+ |
2 |
|
H2S |
+0,141 |
Sn4+ |
2 |
|
Sn2+ |
+0,150 |
Cu2+ |
1 |
|
Cu+ |
+0,153 |
SO42− + 4H+ |
2 |
|
H2SO3+H2O |
+0,170 |
AgCl |
1 |
|
Ag+Cl− |
+0,222 |
2SO42− + 10H+ |
8 |
|
S2O32− +5H2O |
+0,290 |
ClO3− + H2O |
2 |
|
ClO2− + 2OH− |
+0,330 |
Cu2+ |
2 |
|
Cu |
+0,337 |
[Fe(CN)6]3− |
1 |
|
[Fe(CN)6]4− |
+0,360 |
SO42− + 8H+ |
6 |
|
S+4H2O |
+0,360 |
ClO4− + H2O |
2 |
|
ClO3− + 2OH- |
+0,360 |
O2+2H2O |
4 |
|
4OH− |
+0,401 |
H2SO3+4H+ |
4 |
|
S+3H2O |
+0,450 |
Cu+ |
1 |
|
Cu |
+0,521 |
I2 |
2 |
|
2I− |
+0,536 |
H3AsO4+2H+ |
2 |
|
HAsO2+2H2O |
+0,559 |
MnO4− |
1 |
|
MnO42− |
+0,564 |
MnO4− + 2H2O |
3 |
|
MnO2+4OH− |
+0,588 |
MnO42− + 2H2O |
2 |
|
MnO2+4OH− |
+0,600 |
ClO2− + H2O |
2 |
|
ClO− + 2OH− |
+0,660 |
|
|
30 |
|
|