1. Весовое количество выделяемого при электролизе вещества пропорционально количеству протекшего через раствор электричества и практически не зависит от других факторов.
2. Равные количества электричества выделяют при электролизе из различных химических соединений эквивалентные количества веществ.
3. Для выделения из раствора электролита одного грамм-эквивалента любого вещества нужно пропустить через раствор 96500 кулонов электричества.
Исходя из этой формулы, можно производить ряд расчетов, связанных с процессом электролиза, например:
1. Вычислять количества веществ, выделяемых или разлагаемых определенным количеством электричества;
2. Находить силу тока по количеству выделившегося вещества и времени, затраченному на его выделение;
3. Устанавливать, сколько времени потребуется для выделения определенного количества вещества при заданной силе тока.
Пример 1
Сколько граммов меди выделится на катоде при пропускании через раствор сернокислой меди СuSO4 тока силой 5 ампер в течение 10 минут?
Решение:
Определим количество протекшего через раствор электричества:
Q = I • t,
где I – сила тока в амперах;
t – время в секундах.
Q = 5A • 600 с = 3000 кулонов
Эквивалент меди (ат. масса 63,54) равняется 63,54: 2 = 31,77. Следовательно, 96500 кулонов выделяют 31,77 г меди. Искомое количество меди:
m = (31,77 • 3000) / 96500» 0,98 г
Пример 2
Сколько времени нужно пропускать через раствор кислоты ток силой 10 ампер, чтобы получить 5,6 л водорода (при н. у.)?
Решение:
Находим количество электричества, которое должно пройти через раствор, чтобы из него выделилось 5,6 л водорода. Так как 1 г-экв. водорода занимает при н. у. объем 11,2л, то искомое количество электричества
Q = (96500 • 5,6) / 11,2 = 48250 кулонов
Определим время прохождения тока:
t = Q / I = 48250 / 10 = 4825 с = 1 ч 20 мин 25 с
Пример 3
При пропускании тока через раствор серебряной соли на катоде выделилось за 10 мин. 1 г серебра. Определите силу тока.
Решение:
1 г-экв. серебра равен 107,9 г. Для выделения 1 г серебра через раствор должно пройти 96500: 107,9 = 894 кулона. Отсюда сила тока
I = 894 / (10 • 60)» 1,5A
Пример 4
Найти эквивалент олова, если при токе 2,5 ампера из раствора SnCl2 за 30 мин. выделяется 2,77 г олова.
Решение:
Количество электричества, прошедшее через раствор за 30 мин.
Q = 2,5 • 30 • 60 = 4500 кулонов
Так как для выделения 1 г-экв. требуется 96500 кулонов, то эквивалент олова.
ЭSn = (2,77 • 96500) / 4500
Лекция 12.