Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский национальный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методичка_химия.doc

Скачиваний:

Добавлен:

31.05.2015

Размер:

1.61 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 109 10 > Следующая >>>

11. Электролиз растворов

Таблица 11.1. Процессы протекающие на катоде при электролизе водных растворов

Катио-ны в вод- ном рас-

творе

Зоны

Процессы на катоде

-3,02

-2,99

-2,93

-2,92

-2,90

-2,89

-2,87

-2,71

-2,34

-1,67

Li⁺,

Rb⁺,

Cs⁺

K⁺,

Ba²⁺, Sr²⁺,

Ca²⁺,

Na⁺,

Mg²⁺,

Al³⁺

Катионы этих металлов на катоде не восстанавли-ваются, а концентри-руются в околокатодном пространстве (католите). На катоде восстанавливаются только молекулы воды:

2Н₂О + 2ē = 2ОН^- + Н₂

-1,05

-0,76

-0,74

-0,44

-0,40

-0,28

-0,26

-0,14

-0,13

Mn²⁺, Zn²⁺,

Cr³⁺,

Fe²⁺,

Cd²⁺, Co²⁺,

Ni²⁺,

Sn²⁺,

Pb²⁺

На катоде параллельно протекают два процесса:

Меⁿ⁺ + nē = Me

2Н₂О + 2ē = 2ОН^- + Н₂

0,00

Н⁺

При электролизе кислоты

2Н⁺ + 2ē = Н₂

+0,20

+0,23

+0,34

+0,80

+0,83

+0,85

+1,20

Sb³⁺,

Bi³⁺,

Cu²⁺,

Ag⁺,

Pd²⁺,

Hg²⁺,

Pt²⁺

III

Восстанавливаются только ионы этих металлов

Меⁿ⁺ + nē = Me

Таблица 11.2. Последовательность окисления анионов на инертном аноде в водном растворе.

Очередность окисления анионов	Процессы окисления на аноде.
1.	Окисляются анионы бескислородных кислот (Cl^-, Br^-, J^-, S^2-, и др.) Например: 2Cl^- -2ē = Cl₂
2.	Окисляются ОН^- ионы 4ОН^- -4ē = О₂ + 2Н₂О
3	Если в водном растворе присутствуют анионы кислородсодержащих кислот (,,, и др.), то они на аноде не окисляются, а концентрируются в околоанодном пространстве (анолите). На аноде окиcляются только молекулы воды. 2H₂O - 4е = О₂+4H⁺

Примечание. Если анод изготовлен из металлов II или III зоны (растворимый анод), то при электролизе протекает только процесс его растворения Мe⁰ – nē = Meⁿ⁺

Уровень в

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-?

(катод) - ?
(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= ;m_Cu_(факт)=m_Cu_(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: