Меню

Электролиз раствора cuso4 проводили в течение 15 мин при силе тока 2 5 а

Задачи к разделу Электролиз солей

В данном разделе представлены задачи по теме Электролиз: составление уравнений электродных реакций, протекающих при электролизе, расчеты с применением законов Фарадея.

Задача 1. Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе с нерастворимыми анодами: а) MgCl2; б) MgCl2 и ZnSO4. Рассчитайте, сколько выделится хлора в литрах (н. у.) при пропускании тока силой 5А в течение 3 ч.

Решение.

Переведем часы в секунды: t = 3 ч = 10800 с

V = 11,2∙5∙10800/96500 = 6,3 л.

Составим уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе:

MgCl2 расплав

К: Mg 2+ + 2e → Mg 0

A: 2Cl — — 2e → Cl2 0

MgCl2 раствор

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

A: 2Cl — — 2e → Cl2 0

MgCl2 и ZnSO4растворы

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

A: 2Cl — — 2e → Cl2 0

Задача 2. Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе раствора CuSO4 с растворимым медным анодом и нерастворимым графитовым анодом. Рассчитайте, сколько растворится меди на аноде при пропускании тока силой 10 А в течение 3 ч.

Решение.

Применим II закон Фарадея

ЭCu = 64/2 = 32 г/моль

m =32∙10∙3∙3600/96500 = 35,8 г

E 0 (Cu 2+ /Cu) = 0,34 В

Растворимый медный анод:

На катоде возможно восстановление меди и воды. Но потенциал меди имеет более положительное значение, чем потенциал восстановления воды (E 0 (H2O/H + ) = -0,41 В), поэтому на катоде будет восстанавливаться медь. На аноде также возможно окисление меди или воды и, т.к. потенциал меди имеет меди имеет меньшее значение, чем потенциал окисления воды (E 0 (H2O/O2) = 0,82 В), то на аноде будет окисляться медь:

К: Cu 2+ + 2e = Cu 0

A: Cu 0 – 2e = Cu 2+

Cu 2+ + Cu 0 = Cu 0 + Cu 2+

Инертный нерастворимый анод:

Соль состоит из катиона неактивного металла и аниона кислородсодержащей кислоты. В этом случае на катоде происходит восстановление меди, а на аноде окисление воды:

K: Cu 2+ + 2e — = Cu

A: 2H 2 O -4e — = O 2 + 4H +

Задача 3. При электролизе соли трехвалентного металла ток силой в 3 А в течение 2 часов выделил на катоде 4,18 г металла. Определите, какой это металл. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза расплава и водного раствора карбоната натрия с платиновым анодом.

Решение.

По закону Фарадея:

Подставим значения

М = 4,18∙3∙96500/(3∙2∙3600) = 56 г/моль

Молярную массу равную 56 г/моль имеет атом железа

Напишем уравнения катодного и анодного процессов:

Платиновый анод – инертный, поэтому он не будет участвовать в процессе.

Na2CO3– соль, образованная катионом активного металла и аниона кислородсодержащей кислоты, поэтому, в случае раствора, в обоих процессах будет участвовать вода:

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

А: 2 H 2 O — 4 e → O2 0 + 4 H +

К: Na + + e → Na 0

А : 2CO 3 2- — 4e — → 2CO2 + O 2

Задача 4. При рафинировании меди током 4,5 А за 1,5 часа выделяется 7,5 г меди. Рассчитайте выход по току. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза водного раствора Pb(NO3)2: а) с угольным анодом; б) со свинцовым анодом.

Решение.

Применим закон Фарадея с учетом выхода по току:

Э(Cu) = 64/2 = 32 г/моль

Составим уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза водного раствора Pb(NO3)2:

Pb(NO3)2— соль, образованная катионом неактивного металла и аниона кислородсодержащей кислоты, поэтому

а) с угольным анодом

К: Pb 2+ + 2e → Pb 0

А: 2 H 2 O — 4 e → O 2 0 + 4 H +

2Pb 2+ + 2H2O → 2Pb 0 + O2 0 + 4H +

В прикатодном пространстве накапливается азотная кислота.

б) со свинцовым анодом

К: Pb 2+ + 2e → Pb 0

А: Pb 0 — 2 e → Pb 2+

Pb 2+ + Pb 0 → Pb 0 + Pb 2+

Задача 5. Найдите объем водорода, который выделится при пропускании тока силой в 5 А в течение 3,5 ч через водный раствор серной кислоты. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза раствора Н24 с инертным анодом.

Решение.

Применим II закон Фарадея

V = 11,2∙5∙3,5∙3600/96500 = 7,3 л

Напишим уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза раствора Н24 с инертным анодом:

К: 2H + + 2e → H2 0

А: 2 H 2 O — 4 e → O 2 0 + 4 H +

Таким образом, при электролизе серной кислоты с инертными анодами происходит разложение воды.

Задача 6. При электролизе одного из соединений олова ток силой в 2,5А за 20 мин выделил на электродах металл массой 0,9 г. Чему равна валентность олова в этом соединении. Какие продукты могут быть получены при электролизе раствора SnSO4 с графитовыми электродами.

Решение.

По закону Фарадея:

Следовательно, валентность олова z = 4

SnSO4 — соль, образованная катионом неактивного металла и аниона кислородсодержащей кислоты, поэтому в процессе будут участвовать Sn и H2O.

Читайте также:  Наушники iphone бьют током

Электроды инертные, поэтому в процессах участия не принимают:

К: Sn 2+ + 2e → Sn 0

А: 2 H 2 O — 4 e → O 2 0 + 4 H +

2Sn 2+ + 2H2O → 2Sn 0 + O2 0 + 4H +

В прикатодном пространстве накапливается серная кислота.

Задача 7. Сколько времени потребуется на электролиз раствора KCl при силе тока 5 А, чтобы выделить хлор объемом 11,2 л (н.у.), если выход по току составляет 90%? Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза.

Решение

Применим закон Фарадея, учитывая при этом выход по току:

t =11,2∙96500∙2/(0,9∙22,4∙5∙3600) = 5,95 ч

KCl соль, образованная катионом активного металла и аниона бескислородной кислоты, поэтому в катодном процессе участвует вода, а в анодном – хлор:

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

А: 2 Cl — — 2 e → Cl 2 0

Источник

Электролиз

Пример 1. Сколько граммов меди выделится на катоде при электролизе раствора CuSO4 в течение 1 ч при силе тока 4 А?

Решение. Согласно законам Фарадея

где m — мaсса вещества, окисленного или восстановленного тока на электроде; Э — грамм-эквивалент вещества; i – сила тока, А; t — продолжительность электролиза, с.

Грамм-эквивалент меди в CuSO4 63,54: 2 = 31,77 г

Подставив в формулу (1) значение Э = 31,77, i = 4, t = 6060=3600, получим

г.

Пример 2. Сколько времени надо проводить электролиз при силе тока 8А, чтобы из раствора AgNO3 выделить 5,3935 г серебра?

Решение. Из формулы (1)

мин 3 с,

где т = 5,3935 г; ЭAg = 107,87; i = 8.

Пример 3. Вычислить эквивалент металла, зная, что при электролизе раствора хлорида этого металла затрачена 3880 Кл электричества и на катоде выделяется 11,742 г металла.

Решение. Из формулы (1)

где m=11,742 г; it = Q 3880 Кл.

Пример 4. На сколько граммов уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора AgNO3 проводить при силе тока 2 А в течение 33 мин 20 с?

Решение. Из формулы (1)

г,

где ЭАg = 107,87; i = 2; t = 3360 + 20 = 2000.

Пример 5. Чему равна сила тока при электролизе раствора в течение 1 ч 40 мин 25 с, если на катоде выделилось 1,4 л водорода, измеренного при нормальных условиях?

Решение. Из формулы (1)

Так как количество водорода дано в объемных единицах, то отношение т/Э заменяем отношением, где – объем водорода в литрах; – объем грамм-эквивалента водорода в литрах.

Объем грамм-эквивалента водорода при н.у. равен половине грамм-молекулярного объема 22,4/2=11,2 л. Подставим в приведенную формулу значения =1,4,=11,2,t=6025 (1 ч 40 мин 25 с=6025 с), находим

Пример 6. Сколько граммов едкого кали образовалось у катода при электролизе раствора K2SO4, если на аноде выделилось 11,2 л кислорода, измеренного при нормальных условиях?

Решение. Объем грамм-эквивалента кислорода (н.у.) 22,4/4 = 5,6 л. Следовательно, 11,2 л составляют 2 г-экв кислорода. Столько же, т. е. 2 г-экв, КОН образовалось у катода или 56,11-2 = 112,22 г (56,11 г – г-экв КОН).

261. Электролиз раствора К24 проводили при силе тока 5 А в течение 3 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, вычислите объем выделяющихся на электродах веществ.

262. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов А1С13, NiSO4. В обоих случаях анод угольный.

263. При электролизе раствора CuSO4 на аноде выделилось 168 см 3 кислорода, измеренного при н.у. Сколько граммов меди выделилось на катоде?

264. Сколько граммов воды разложилось при электролизе раствора Na2SO4 при силе тока 7 А в течение 5 ч?

265. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2А в течение 4 ч. Сколько граммов серебра выделилось на катоде?

266. Электролиз раствора сульфата некоторого металла проводили при силе тока 6 А в течение 45 мин, в результате чего на катоде выделилось 5,49 г металла. Вычислите эквивалент металла.

267. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора КОН, расплава КОН.

268. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, в результате чего выделилось 6 л кислорода, измеренного при н.у. Вычислите силу тока.

269. Составьте электронные уравнения процессов, проводящих на электродах при электролизе раствора A12(SO4)3 в случае угольного анода; в случае алюминиевого анода.

270. Какие вещества и в каком количестве выделятся на угольных электродах при электролизе раствора NaI в течение 2,5 ч, если сила тока равна 6 А?

271. При электролизе раствора AgNO3 масса серебряного анода уменьшилась на 5,4 г. Сколько кулонов электричества израсходовано на этот процесс?

272. Какие вещества и в каком количестве выделяются на угольных электродах при электролизе раствора КВr в течение 1 ч 35 мин при силе тока 15 А?

Читайте также:  Как уменьшить силу тока в цепи схема

273. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при электролизе СuС12, если анод медный; если анод угольный?

274. На электролиз раствора СаС12 израсходовано 10722,2 Кл электричества. Вычислите массу выделяющихся на угольных электродах и образующегося возле катода веществ.

275. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора КСl ,расплава КСl.

276. Сколько времени проводят электролиз раствора электролита при силе тока 5 А, если на катоде выделяется 0,1 г-экв вещества? Сколько выделится вещества на аноде?

277. При электролизе растворов MgSO4 и ZnCl2, соединенных последовательно с источником тока, на одном из катодов выделилось 0,25 г водорода. Сколько граммов вещества выделится на другом катоде; на анодах?

278. Чему равна сила тока, если при электролизе раствора MgCl2 в течение 30 мин на катоде выделилось 8,4 л водорода, измеренного при н.у. Вычислите массу вещества выделяющегося на аноде.

279. Сколько граммов H2SO4 образуется возле анода при электролизе раствора Na2SO4, если на аноде выделяется 1,12 л кислорода, измеренного при н.у.? Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде.

280. Вычислите силу тока, зная, что при электролизе раствора КОН в течение 1 ч 15 мин 20 с на аноде выделилось 6,4 г кислорода. Какое вещество и в каком количестве выделяется на катоде?

Источник



Составление электронных уравнений процессов, происходящих на электродах при электролизе солей

Задание 271.
Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора AgNO3. Если электролиз проводить с серебряным анодом, то его масса уменьшается на 5,4 г. Определите расход электричества при этом. Ответ: 4830 Кл.
Решение:
Процессы, происходящие на угольных электродах при электролизе нитрата серебра:

Стандартный электродный потенциал системы Ag + + = Ag 0 (+0,80 В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в кислой среде (0,00 В). В этом случае на катоде будет происходить электрохимическое восстановление меди Ag + :

На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:

поскольку, отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,23 В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал, характеризующий систему из кислородной кислоты. Ионы NO3 — , движущиеся при этом к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве.

Расход электричества, необходимый для проведения электролиза находим из уравнения Фарадея, имея в виду, что МЭ(Ag) = 107,868 г/моль, m(Ag) = 5,4 г; Q = I . t, получим:

m(B) = МЭ(B) . I . t/F
Q = I . t = m(B) . F/ МЭ(B). = 5,4 . 96500/107,868 = 4830 Кл;

Здесь m(B) – масса выделившегося вещества, г; МЭ(В) – масса эквивалента вещества, г/моль; I – сила тока, А; t – время, с; F – число Фарадея, 96500 Кл/моль.

Ответ: Q = 4830 Кл.

Задание 272.
Электролиз раствора СuSO4 проводили в течение 15 мин при силе тока 2,5 А. Выделилось 0,72 г меди. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анодов. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Ответ: 97,3%.
Решение:
а) Электролиз медного купороса на угольных электродах:
Стандартный электродный потенциал системы Cu 2+ + 2 = Cu 0 (+0,34 В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в кислой среде (0,00 В). В этом случае при электролизе соли на угольных электродах, на катоде будет происходить электрохимическое восстановление меди Cu 2+ :

На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:

поскольку, отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,23 В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (+2,01 В), характеризующий систему: 2SO4 2- — 2 = 2S2O8 2- . Ионы SO4 2- , движущиеся при этом к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве.

б) Электролиз медного купороса в случае медного анода:
При электролизе медного купороса на медном аноде на катоде будет электрохимическое восстановление меди Cu 2+ . На аноде будет происходить электрохимическое окисление меди, приводящее к выделению в анодное пространство ионов Cu 2+ , поскольку отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+0,34 В) значительно ниже, чем стандартный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему

т. е. в данном случае при электролизе будет происходить растворение медного анода и отложение меди на катоде. Электрохимические процессы при данном типе электролиза:

Катод: Cu 2+ + 2 = Cu 0 ;
Анод: Cu 0 — 2 = Cu 2+

в) Вычисление выхода меди по току.
Массу теоретического выхода меди вычислим из уравнения Фарадея, имея в виду, что 15 мин = 900 с и МЭ(Cu) = 31,77 г/моль, I = 2,5 A, получим:

m(Cu) = МЭ(В) . I . t/F = 31,77 . 2,5 . 900/96500 = 0,74 г.

Здесь m(B) – масса выделившегося вещества, г; МЭ(В) – масса эквивалента вещества, г/моль; I – сила тока, А; t – время, с; F – число Фарадея, 96500 Кл/моль.

Читайте также:  Втягивающее реле стартера ток обмоток

Выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной) равен:

m% = (0.72 . 100)/0,74 = 97,3%

Ответ: m% = 97,3%.

Задание 273.
Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе расплавов и водных растворов NaCl и КОН. Сколько литров (н.у.) газа выделится на аноде при электролизе гидроксида калия, если электролиз проводить в течение 30 мин при силе тока 0,5 А? Ответ: 0,052 л.
Решение:
а) При электролизе расплава соли NaCl происходит диссоциация: NaCl ⇔ Na + + C l- . Ионы натрия движутся к катоду, где окисляются до металлического натрия:

Ионы хлора движутся к аноду, где восстанавливаются до газообразного хлора:

2Сl — — 2 = Cl2 0

Таким образом, при электролизе расплава NaCl на катоде выделяется металлический натрий, а на аноде – газообразный хлор.
При электролизе раствора соли хлорида натрия в электрохимических процессах кроме ионов натрия и хлора участвует и вода. Стандартный электродный потенциал системы Na + + = Na 0 (-2,71 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением водорода, а ионы Na+, приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему зоне (катодное пространство):

На аноде будет происходить электрохимическое окисление ионов Cl-, приводящее к выделению хлора:

2Сl — — 2 = Сl2 0

поскольку отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,36 В) значительно ниже, чем стандартный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему

б) КОН — сильный электролит, который диссоциирует по схеме:

При электролизе расплава КОН ионы калия движутся к катоду, где окисляются до свободного калия:

Гидроксид-ионы движутся к аноду, где восстанавливаются с образованием газообразного кислорода и воды:

Таким образом, при электролизе расплава КОН продуктами электролиза являются металлический калий (у катода) и кислород и вода (у анода).

При электролизе раствора КОН в электрохимических процессах кроме ионов калия и гидроксид-ионов участвует и вода. Стандартный электродный потенциал системы К + + = К 0 (-2,92 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением водорода, а ионы К + , приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему зоне (катодное пространство), образуется гидроксид калия:

На аноде будет происходить электрохимическое окисление ионов ОН-, приводящее к выделению кислорода:

поскольку отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+0,54 В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему 2Н2О — 4 = О2↑ + 4Н + .

Таким образом, продуктами электролиза раствора КОН являются газообразные водород и кислород, а в растворе – гидроксид калия КОН.

в) Объём выделившегося газа на аноде находим из уравнения Фарадея, которое представим в следующем виде:

V = VЭ . I . t/F

Здесь V – объём выделившегося газа, л; m(B) – масса выделившегося вещества, г; VЭ – эквивалентный объём газа, л/моль; I – сила тока равна 0,5 А; t – время равно 1800 с; F – число Фарадея, 96500 Кл/моль.

Поскольку при нормальных условиях эквивалентный объём кислорода равен 5,6 л/моль, получим:

V(О2) = (5,6 . 0,5 . 1800)/96500 = 0,6\052 л

Ответ: V(О 2 ) = 0,052 л.

  • Вы здесь:
  • Главная
  • Задачи
  • Химия-Шиманович
  • Свойства минеральных кислот| Задания 372; 375; 384

Источник

Электролиз раствора cuso4 проводили в течение 15 мин при силе тока 2 5 а

Консультации и решение задач по химии.

Администратор раздела: Roman Chaplinsky / Химик CH (Модератор)

Здравствуйте, пожалуйста,если вас не затруднит, помогите с решением задачи:
Электролиз раствора CuSO4 проводили в течение 30 мин при силе тока 1,25 А. Выделилось 0,72 г меди. Составить уравнения электродных процессов, протекающих на электродах в случае медного и угольного анодов. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к тео¬ретически возможной).
Большое Вам спасибо.

Здравствуйте, Olga samarkina!
На катоде восстанавливется медь
Cu 2+ +2e — =Cu
На угольном аноде будет окисляться кислород из воды (окисление сульфата до пероксидисульфата в водных растворах невозможно из-за огромного потенциала превышающего +2 В; у воды этот потенциал варьируется от +1,3 В в кислой среде до +0,4 В в щелочной)
2H2O-4e — =O2+4H +
В случае медного анода окисляться будет сам электрод, имеющий потенциал 0,34 В (подобный процесс, когда металл растворяется на аноде и восстанавливается обратно на катоде, называется электролитическим рафинированием)
Cu-2e — =Cu 2+

теоретическое количество меди
n(Cu)=I*t/(Z*F)=1,25А*1800с/(2*96500Кл/моль)=0,01166 моль
теоретическая масса меди m(Cu)=n(Cu)*M(Cu)=0,01166моль*63,55г/моль=0,74 г
отсюда, выход по току составляет 0,72/0,74=97% (если брать молярную массу меди 64 г/моль, результат выходит 96,5%)

Источник