Решение типовых задач

Задача 1. Написать уравнение электролиза раствора KCl, если анод нерастворимый.

Решение: KCl↔K⁺ +Cl^-

Катод (-) Анод (+)

2H₂O+2e↔ H₂↑+2OH 2Cl-2e↔Cl₂

Суммарное ионное уравнение:

2Н₂О + 2С1 → Н₂↑ + С1₂↑ + 2ОН

Суммарное молекулярное уравнение:

2КС1 + 2Н₂О→ 2Н₂↑ + С₂↑+ 2КОН

Вторичный продукт электролиза

Задача 2. Написать уравнение реакции электролиза водного раствора AgNO₃, если

а) анод нерастворимый;

б) анод растворимый, серебряный.

Решение:

а) анод нерастворимый AgNO₃↔ Ag ⁺ + NO₃

катод(-)…………………………………….анод(+)

Ag⁺+1e→Ag⁰ 2H₂O-4e→O₂+4H⁺

Суммарное уравнение процессов:

4AgNO₃ + 2H₂O→4Ag + О₂+4 HNO ₃

Вторичный продукт электролиза

б) анод растворимый, серебряный

катод(-) анод(+)

Ag⁺+1e→Ag Ag^0-1e→Ag⁺

Суммарное уравнение электролиза с растворимым анодом написать нельзя.

Расчет количества веществ, разложенных или образовавшихся в процессе электролиза, производится по закону Фарадея. Теоретически массы веществ, испытавших изменение при электролизе, определяются соотношением:

Q – количество прошедшего электричества

m – масса вещества, г.

- химический эквивалент вещества, г.

J – сила тока, А

- время электролиза, сек.

Пример: Сколько меди выделяется при пропускании через раствор ее соли тока силой 6А, в течение 1 часа, если выход по току составляет 98%?

m(Си)_факт = m(Си)_теор (Cu)*J*τ/96500*0,98 = 7 г.

Следовательно, на катоде выделится 7 грамм меди.

Опыт 1. Электролиз водного раствора сульфата меди с медным анодом.

Электролиз водного раствора сульфата меди с медным анодом.

Опыт проводите в стакане, который закрывается эбонитовой крышкой, снабженной двумя клеммами для закрепления электродов (см. рис. 1).

Рис. 1. Электролизный стакан.

1.

Раствор электролита

2. Анод.

3. Катод.

Рис. 1. Электролизный стакан.

1. Раствор электролита

2. Анод

3. Катод

Тонкий медный электрод тщательно зачистите абразивным порошком, промойте проточной водой, высушите фильтрованной бумагой и взвесьте на технических весах с точность до 00,1 гр.

Закрепите с помощью зажимов оба медных электрода в крышке стакана. В стакан налейте ¾ его объема раствор состава:

CuSO₄*5H₂O-150 г/л.

H₂SO₄-50г/л.

С₂H₅OH-50г/л.

Опустите электроды в раствор. Электроды соедините с полюсами источника тока так, чтобы толстый был анодом. Включите, отметив по секундной стрелке часов момент, ток в цепи электролизера. Быстро при помощи реостата установите силу тока 0,5-1 А, поддерживайте её постоянной.

Составьте схему электролиза (см. рис. 2) и уравнение реакций, протекающих на катоде и аноде. По истечении 20 минут (в случае резкого падения тока электролиз прекратить) освободите из зажимов катод, вымойте его в проточной воде, осторожно просушите фильтрованной бумагой и снова взвесьте на технических весах. Все количественные параметры электролиза внесите в таблицу 3.

Таблица 3.

J(A)	τ (c)	Масса катода (Cu)	mт (теор.)	mτ- mo (факт.)	η(Сu)%
mo	mт

Катод

Анод

V

А

Рис. 5.

Пользуясь данными, данными по формуле Фарадея, рассчитайте теоретически возможное количество восстановленной на катоде меди. Считая, что масса растворенной с анода меди точно равна её количеству, осажденному на катоде, определите для этого процесса выход по току.

Контрольные вопросы.

1. В каких случаях образуются вторичные продукты при электролизе?

2. В какой последовательности и выделяются на катоде металлы при электролизе раствора, содержащего ионы Ni, Cr²⁺,Fe³⁺?

3. Какой силы должен быть ток, чтобы при пропускании его через расплав MgSO₄ выделить на катоде 6 г. Магния за 10 часов? Написать уравнения электродных процессов.

4. Через последовательно соединенные электролитические ванны с платиновыми электродами пропустили ток. В первой ванне раствор серной кислоты, во второй-раствор нитрата серебра, а в третьей - раствор CuCl₂. Какие продукты выделились на электродах во всех трех ваннах и сколько их получилось по массе, если в первой ванне выделится на катоде 1 мг. водорода?

5. Через водный раствор NaCl (электроды угольные) пропускали ток сначала при перемешивании раствора, а затем без перемешивания отделив в последнем случае анод от като