Примеры А и Б части

У

выделяются на катоде и аноде, если проводить электролиз в те-

чение четырех часов при силе тока 2 А. Температура 298 К,

давление 99 кПа.

Т

Дано:

Решение

Электролит:

+

2

K2SO4

K2SO4 = 2K + SO4

.

Б

τ = 4 ч

Схема электролиза:

Т = 298 К

K(-)

A(+) (инертный)

I = 2 A

K+

SO42

Н

Р = 99 кПа

2H2O + 2ē =

2H2O – 4ē =

2

и

Анод инертный

= H2

+ 2OH-

= О2 + 4H+

1. Схема электролиза – ?

р

2.

V

(катод) – ?

НакатодевыделяетсяH2,нааноде–О2.

й

(B1)

Vo(H2) =

По закону Фарадея объемы водорода

кисло

= 3,34 л,

3. V(B ) (анод) – ?

и

ода, выделившиеся при (н.у.):

т

VM

эк (H)

I

11,2 2 4

и

F

26,8

где VMэк(H) = 11,2 л/моль.

F = 96500 Кл/моль, если τ – c,

п

зА·ч/м ль, если τ – ч.

F = 26,8

гдеэк

VM

эк (О) I

2

2

о

5,6 2 4

Vo(O2)

=

= 1,67 л,

Р

F

26,8

VM

(O)

= 5,6 л/моль,

т.е. Vo(H ) = 2Vo(O ) .

Объем водорода при заданных условиях

VO

(H2)

P0

V

P

H2

H2

,

V

=

P0 T V0(H2)

101,325 298 3,34

= 3,73 л.

H2

T0 PH2

273 99

У

Объем кислорода при заданных условиях

VО2

= 1/2VH2

= 1,87 л.

Н

2

Ответ: 3,73 л водорода, 1,87 л кислорода.

Б

Т

2. Металлическую деталь, площадь

поверхности которой

равна 100 см , необходимо покрыть слоем электролитически

осажденной меди из раствора хлорида меди (II). Составить схе-

и

му электролиза и написать уравнения электродных процессов,

если анод медный. Сколько времени должно длиться осаждение

р

при силе тока 8 А и выходе по току 98й%, если толщина покры-

тия 0,15 мм? Плотность меди 8,9 г/см3.

Дано:

т

Решение

Электролит:

и

о

CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- .

CuCl2

S = 100 см2

Схема электролиза:

h = 0,15 мм

K(-)

A(+) (Cu)

I = 8 A

о

Cu2+ + 2ē = Cu

Cl-

BT = 98 %

з3

H2O

H2O

ρCu = 8,9 г/см

Cu – 2ē = Cu2+

Анод медный

На катоде выделяется Cu, на аноде

Сх ма электролиза – ?

Р

растворяется Cu.

Врпмя электролиза τ – ?

е

ВТ=

mCu(факт)

.

По закону эквивалентов

У

nэк(AgNO3) = nэк(Ag),

nэк(Ag) =

mAg

,

Mэк (Ag)

где mAg – масса серебра, выделившегося при электролизе с учетом

100 % выхода по току:

Т

Н

Mэк (Ag) I

mAg =

,

Б

F

mAg

I

откуда

=

,

Mэк

(Ag)

F

й

тогда

и

I

.

nэк(AgNO3) = nэк(Ag) =

F

р

Молярная концен рация эквивалента раствора AgNO3

I

о

4 25 60

cэк(AgNO3) =

тF V

= 0,83 моль/л,

96500 75 10

3

и

р ра

где τ – c, F = 96500 Кл/моль, Vр-ра – л;

60 – к эффициентзпересчета минут в секунды.

10-3 – к эффициент пересчета сантиметров кубических в литры

о

Отв т: cэк (AgNO3)= 0,83 моль/л.

п

12. ПОЛУЧЕНИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

е

УРОВЕНЬ А

Р

1. В приведенном ряду (Cd, Zn, Ni, Ca) расставить металлы

Металл

Ni

Cd

Zn

Ca

У

0

, В

- 0,26

- 0,40

- 0,76

- 2,87

Men /Me

Т

Н

2. Из приведенного ряда (Cu, Ag, Mg, Ba) указать металлы,

которые взаимодействуют с хлороводородной кислотой. апи-

сать уравнения реакций.

Ответ: в соответствии с рядом стандартных электродных потен-

циалов

разбавленные

кислоты

(кроме HNO3) взаимодействуют

только с металлами, у которых 0

модейств

n

/Me

< 0. Так как (см. табл. 11.1)

Me

Б0

0

0

и

2

= +0,34В,

=+0,8В,

2

=–2,34В,

2

=–2,90В,

Cu /Cu

Ag /Ag

Mg /Mg

Ba

/Ba

р

уют только Mg и Ba.

то с хлороводородной кислотой вза

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2.

серебро

+ H2.

Ba + 2HCl = BaCl2

3. Можно ли

т

и магний из водных растворов

солей AgNO3

получи

восстановлением цинком при стан-

Mg(NO3)2

з

дартных услов

ях? Нап сать уравнение реакции.

Ответ: в соответств

с рядом стандартных электродных потен-

о

циалов металлы, у которых меньшее значение стандартных элек-

тродных

тенциалов,

вытесняют металлы с большим значением

стандартных электродных потенциалов из водных растворов их со-

лей

0

0

0

. Находим стандартные электродные потенциалы (см. табл. 11.1):

Р

0

2

0,76 B,

0

0,80 B ,

0

2

2,34 B .

пZn /Zn

Ag

/Ag

Mg

/Mg

Так как Mg2 /Mg <

Zn2 /Zn <

Ag /Ag , то цинк восстанавливает

PbO(к) + C(к) < = > Pb(к) + CO(г).

Решение

Дано:

Т

Уравнение

Приведенный процесс будет возможен, ко-

реакции

Н

гда относительное давление оксида углеродаУ

Т – ?

(II) будет равно т.е. РСО = 1.

Б

Поскольку Кр = РСО = 1, то температуру, при которой будет со-

блюдаться это условие, можно определить из уравнения

–2,303RT lgKp =

й

rHº(298 K) –

rSº(298 K).

Так как lgKP = lg1 = 0, то 0 =

и

rНº(298 K)1000 – Т rSº(298 K)

р

Откуда

T

rHo(298K) 1000

,

о

o

т

rS

(298K)

где 1000 – коэффициент перев да килоджоулей в джоули.

rHº(298 K) и

rSº(298 K) определим по первому следствию из

закона Гесса. Подстав м

абличные данные в уравнение:

з

+

C(к)

< = > Pb(к)

+

CO(г)

моль

PbO(к)

fHº(298 K)

и–219,3

0

0

-110,5

кДж/м ль

Sº(298 K)

66,1

5,7

64,9

197,5

Дж/

К ·

пrHº(298 K) = –110,5 – (–219,3) = 108,8 кДж,

е rSº(298 K) = 197,5 + 64,9 – 5,7 – 66,1 = 190,6 Дж/К.

Р

T

108800

571K .

190,6