Электролиз

Пример 1. Вычисление массы вещества, выделяющегося при электролизе

Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора CuSO₄ в течение 1 ч. При силе тока 4А?

Решение. Согласно законам Фарадея m = ЭIt /96500, (1)

где т — масса вещества, окисленного или восстановленного на электроде; Э – молярная масса эквивалента вещества; I – сила тока, A; t – продолжительность электролиза, с.

Молярная масса эквивалентов меди в CuSO₄ равна 63,54: 2 = =31,77 г/моль. Подставив в формулу (1) значения Э = 31,77, I = 4 А, t= 60 ∙ 60 = 3600 с, получим

Пример 2. Определение молярной массы эквивалента металла по количеству электричества, прошедшего через электролит

Вычислите молярную массу эквивалента металла, зная, что при электролизе раствора хлорида этого металла затра­чено 3880 Кл электричества и на катоде выделяется 11,742 г металла.

Решение. Подставляя в формулу (1) числовые значения, получаем

Э = 11,742 ∙ 96500/3880 = 29,35 г/моль,

где m = 11,742 г; It = Q = 3880 Кл.

Пример 3. Определение силы тока по объему выделившегося при электролизе водорода

Чему равна сила тока при электролизе раствора в течение 1 ч 40 мин 25 с, если на катоде выделилось 1,4 л водорода (н.у.)?

Решение. Из формулы (1) I = m 96500/Эt

Так как дан объем водорода, то отношение т/Э заменяем отношением V_H; /V_{Э(Н )}, где V _H — объем водорода, л.; V_{Э(Н )} объем эквивалентной массы водорода, л. Тогда I = V_H 96500/ V_{Э(Н )}.

Объем эквивалентной массы водорода при н.у. равен половине молярного объема 22,4/2 = 11,2 л. Подставив в приведенную формулу значения V_Н = 1,4л, V_{Э(Н )} = 11,2 л, t = 6025 (1 ч 40 мин 25 с=6025с), находим

I = 1,4∙96,500/(11.2∙6025) = 2А

Пример 4. Определение массы веществ, образовавшихся у электродов при электролизе солей щелочных металлов и кислородосодержащих кислот

Какая масса гидроксида калия образовалась у катода при электролизе раствора K₂SO₄, если на аноде выделилось 11,2 л кислорода (н.у.)?

Решение. Объем эквивалентной массы кислорода (н.у.) 22,4/4 = = 5,6 л. Следовательно, 11,2 л содержат две молярные массы эквивалента кислорода. Столько же эквивалентных масс КОН образовалось у катода, или 56,11 ∙ 2 = 112,22 г (56,11 г/моль — молярная и эквивалентная масса КОН).

9.3.Коррозия металлов

Коррозия — это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электро­химического взаимодействия их с окружающей средой.

При электрохимической коррозии на поверхности металлаодновременно протекают два процесса: анодный — окисление металла

Ме°-пе=Ме^п+ и катодный — восстановление ионов водорода

2Н⁺ + 2е = Н₂

или молекул кислорода, растворенного в воде,

О₂ + 2Н₂О + 4е- = 4ОН^-

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называют деполяризаторами. При атмосферной коррозии — коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре — деполяризатором является кислород.

Пример 1. Определение продуктов коррозии и составление электродных процессов

Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворах. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763 В), чем кадмий (-0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий катодом.

Анодный процесс: Zn°-2e^-=Zn²⁺

катодный процесс:

в кислой среде 2Н⁺ + 2е^- = Н₂

в нейтральной среде ½ О₂ + Н₂О + 2е^- = 2ОН^-

Так как ионы Zn²⁺ с гидроксильной группой образуют нераст­воримый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(OH)₂.