Файл: Индивидуальные домашние задания по химии.docx

где [окисл] – концентрация окисленной формы вещества в растворе, моль/л; [восст] – концентрация восстановленной формы вещества в растворе, моль/л.

Закон Фарадея:

m_расч kQ,

где k– электрохимический эквивалент, г/(А · ч); Q– количество электриче- ства, прошедшее через раствор, А · ч;

F nF
m_расч ^M^эк^I^^AI^, (5.6)

где

^Мэк

эквивалентная масса металла; A– атомная масса металла; I– си-

ла тока, А;  – время электролиза, ч.

Выход по току [%] определяется выражением

 ^m^факт100 , (5.7)

^mрасч

где

^mфакт

масса металла, фактически выделившегося на катоде, г.

1 ... 40 41 42 43 44 45 46 47 ... 54

Примеры типовых расчетов

Пример1.Определить массу выделившихся на электродах веществ при электролизе раствора сульфата кадмия CdSO₄в течение 3 ч. током силой

2.5 А. Выход по току на катоде 75 %. Написать электродные процессы, про- текающие на электродах при электролизе с угольным анодом.

Решение.На электродах протекают следующие реакции:

катод: анод:

Сd²^ 2e Cd⁰;

2H₂O  4e O₂ 4H^.

Масса выделившегося на катоде кадмия с учетом выхода по току опре- деляется по формулам (5.6) и (5.7):

_m_Cd_М_экI _56.23.02.50.75 __11.8_г.

F 26.8

Масса выделившегося на аноде кислорода определяется по тем же фор- мулам:

m

O
 ³^^2.5^³ 2.24 г.

²26.8

Пример2.Написать уравнение реакции, протекающей при работе галь- ванического элемента





G
Zn ZnCl₂

KCl, AgCl Ag.

Вычислить ЭДС,

298^,

298 ^и



H
298

этой реакции при

S
[Zn²⁺] = 0.096 моль/л и [Cl^–] = 1.0 моль/л. Температурный коэффициент

^dE 4.02 10^⁴

В/К, ^_

 0.222 В.

_dTCl /AgCl, Ag

Решение.В гальваническом элементе протекает реакция:

Zn  2AgCl  ZnCl₂ 2Ag

Потенциалы электродов определяются по формуле (5.5):



2
  ^

Zn/ Zn

 ^0.059lg[Zn²^]  0.763  ^0.059lg 0.096  0.793 B; 2 2

_ ^_ ^0.059lg[Cl^]  0.222  0  0.222 B.





G

S
Cl /AgCl,Ag ₁

Величины ЭДС,

298^,

298 ^и



H
298

находим по формулам (5.4),

(5.1), (5.2) и (5.3) соответственно:

E _ _ 0.222  (0.793)  1.015 B;

G


298

 2  96500 1.015  195895 Дж;

S


298

 2  96500  (4.02 10^⁴)  77.6 Дж/К;

H


298

 195895  298  (77.6)  219019.8 Дж  219 кДж.

Пример.3.Находящиеся в контакте медь и железо помещены в водный раствор щелочи. Какие процессы протекают на электродах при коррозии?

Решение. Сравнивая стандартные электродные потенциалы меди и желе- за, видим, что коррозии должно подвергаться железо, потенциал которого

более электроотрицателен: ^₂_

 0.34 B , ^₂_

 0.44 B.

На аноде: На катоде:

Cu /Cu

Fe  2e Fe²^.

O₂ H₂O  4e 4OH^.

Fe /Fe

1 ... 41 42 43 44 45 46 47 48 ... 54

Варианты заданий для самостоятельной работы

H

S
Найти массу веществ, выделившихся на электродах при электролизе раствора Pb(NO₃)₂, проводимого в течение 2 ч током 3 А. Выход по току на катоде 80 %. Написать электродные процессы, проходящие при электролизе этой соли. Анод угольный.

Определит тепловой эффект



298

и изменение энтропии



298

про-

цесса, идущего в гальваническом элементе

Pb | PbCl₂|| AgNO₃| Ag

при

[Pb²^]  5 10^²

моль/л ,

[Ag^]  10^⁸моль/л и

^dE 1.86 10^⁴

dT

В/К.

Написать процесс, идущий в этом элементе.

2

При электролизе водного раствора Ni(NO₃)₂, проводимом током 3 А, выделилось 35 г металла. В течение того же времени велся электролиз водно- го раствора ZnCl₂током 2 А. Найти массу выделившегося цинка. Написать электродные процессы, протекающие при электролизе этих солей. Аноды растворимые.
Написать процессы, протекающие при коррозии контактирующей па- ры металлов Au / Cu в воде.

3

В течение 90 мин 1 л 0.5 н раствора

Cu(NO₃)₂
подвергался электро-

лизу током 3 А. Определить концентрацию ионов меди в растворе, принимая выход по току равным 100 %. Указать электродные процессы. Анод угольный.

Вычислить ЭДС гальванического элемента

Pb | Pb(NO₃)₂|| AgNO₃| Ag

при T= 298 К и при концентрации электролитов: [Pb(NO₃)₂] = 0.1 М (

 0.4 – степень диссоциации); [AgNO₃] = 0.3 М (  0.7 ).