X-PDF

Пример решения 6.3

Поделиться статьей

6.3.1. Пусть электролиз происходит в растворе Fe(NO3)2 . I = 2 A . τ = 40 мин . BТ = 35 % . анод – растворимый из железа.

Чтобы определить наличие в растворе заряженных частиц, записываем уравнение диссоциации соли и уравнение реакции гидролиза:

Fe(NO3)2 = Fe2+ + 2(NO3) .

Fe(NO3)2 + 2H2O = Fe(OH)2 + 2HNO3 .

Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+, pH &lt . 7.

На катоде происходит восстановление, т.е. принятие электронов. Так как электроны это отрицательно заряженные частицы, то из записанных выше реакций принять электроны могут Fe2+ и Н+.

На аноде происходит окисление, т.е. отдача электронов. Отдавать электроны могут частицы (NO3) , полярные молекулы Н2О, а также сам материал анода – Fe. Бóльшей способностью к отдаче электронов обладает металл (Fe). Металлы являются восстановителями, так как в их кристаллической решетке содержится большое количество свободных электронов.

Исходя из рассмотренного, укажем молекулы и ионы, которые могут разряжаться на аноде и катоде. Следует при этом учитывать, что число принятых и отданных электронов должно быть одинаковым.

(–) Катод (+) Анод

← Fe2+ → H2O

← H+ → (NO3)

→ Fe0

Fe2+ + 2 = Fe0

2H+ + 2 = H2 2Fe0 — 4 = 2Fe2+.

6.3.2. Водный раствор Fe(NO3)2 (нерастворимый анод, например Pt).

Проанализируем, какие изменения произошли в системе. В вышеприведенном перечне элементов для катода и анода теперь отсутствует Fe0, а Pt как нерастворимый электрод только пропускает через себя электроны. Следовательно, катодные реакции сохраняются прежними, а на аноде конкурируют Н2О и (NO3) . Для простейшего объяснения следует иметь в виду, что частица (NO3) имеет более сложную структуру, чем Н2О, поэтому на аноде электроны будет отдавать кислород воды. То же самое будет происходить, если в вашем варианте задания окажется не нитратная соль, а сульфат, например, FeSO4, то в этом случае тоже разрядке подвергается Н2О, а не (SO4)2-.

Если в предложенном варианте используются галогениды, то учитывая, что Н2О по структуре сложнее, в анодной реакции отдавать электроны будут галогениды, например: 2Cl – 2 → Cl .

Записываем реакции на аноде и катоде для раствора Fe(NO3)2 с нерастворимым анодом:

(–) Катод (+) Анод (нерастворимый)

← Fe2+ → H2O

← H+ → (NO3)

Fe2+ + 2 = Fe0

2H+ + 2 = H2 2H2O — 4 = O2 + 4H+.

На катоде восстановление водорода возможно при малых значениях перенапряжения (η) на данном металле. При необходимости используются табличные данные.

6.3.3. Расплав Fe(NO3)2 (растворимый анод Fe0).

В расплаве происходит диссоциация:

Fe(NO3)2 = Fe2+ + 2(NO3) .

Ввиду отсутствия воды гидролиз не происходит и ионы Н+ не образуются.

(–) Катод (+) Анод

← Fe2+ → (NO3)

→ Fe0

Fe2+ + 2 → Fe0 Fe0 — 2 → Fe2+.

Таким образом, при электролизе следует учитывать следующие закономерности:

Представленная информация была полезной?
ДА
58.65%
НЕТ
41.35%
Проголосовало: 960

а) на аноде происходит процесс окисления, поэтому в первую очередь должны реагировать более сильные восстановители – вещества, имеющие наиболее отрицательные значения потенциалов .

б) на катоде происходит процесс восстановления, поэтому в первую очередь должны реагировать более сильные окислители – вещества, имеющие наиболее положительные значения потенциалов.

Расчет массы Fe (m), выделившегося на катоде, проводим по формуле, отражающей закон Фарадея:

m (Fe) = α · I · τ · BТ,

α = ,

где α – электрохимический эквивалент вещества,

А – атомная масса металла .

z – его валентность .

F – число Фарадея (96500 Кл/моль) .

I – сила тока,

τ – время электролиза в секундах .

ВТ – выход по току вещества,

ВТ = .

Тогда масса железа, выделившегося на катоде, рассчитывается следующим образом:

m (Fe) = = 0,486 г.

Таким образом, выделяется 0,486 г железа.

Таблица VI.1

Номер варианта Схемы окислительно-восстановительных реакций
  MnSO4 + Na2SO4 + H2O + Cl2 MnO2 + NaCl + H2SO4
  HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2O PbO2 + Mn(NO3)2 + HNO3
  MnSO4+Br22SO4+K2SO4 + H2O KMnO4 + КBr + H2SO4
  K2SO4 + I2 + NO2 + H2O KI + HNO3 + H2SO4
  K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O K2Cr2O7 + H2SO4 + SO2
  Al +K2Cr2O7 + H2SO4 Al2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
  KClO3 + FeSO4 + H2SO4 KCl + Fe2(SO4)3 + H2O
  K2Cr2O7 + KI + H2SO4 Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O
  KMnO4 + HCl KCl + Cl2 + MnCl2 + H2O
  K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O
  FeCl2 + KMnO4 + HCl FeCl3 + MnCl2 + KCl + H2O
  K2Cr2O7 + H2SO4 + FeSO4 K2SO4 + Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + H2O
  Ti2(SO4)3+ KMnO4+ H2SO4 Ti(SO4)2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
  FeSO4 + HNO3 + H2SO4 Fe2(SO4)3 +NO+ H2O
  NaNO2 + NaI + H2SO4 NO + I2 + Na2SO4 + H2O
  KI + KNO2 + H2SO4 I2 + K2SO4 + NO + H2O
  Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O
  K2Cr2O7 + HCl Cl2 + CrCl3 + KCl + H2O
  CuS + HNO3 S + NO + Cu(NO3)2 + H2O
  Mg + H2SO4 H2S + MgSO4 + H2O
  K2S + KMnO4 + H2SO4 S + MnSO4 + K2SO4 + H2O
  I2 + Cl2 + H2O HCl + HIO3
  KBr + K2Cr2O7 + HCl Br2 + CrCl3 + KCl + H2O
  Zn + KMnO4 + H2SO4 ZnSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
  K2Cr2O7 + KI + H2SO4 Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O
  MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O
  K2Cr2O7 + NaNO2 + H2SO4 Cr2(SO4)3+NaNO3+H2O+K2SO4
  Ag + HNO3 AgNO3 + H2O + NO2
  PbS + HNO3 S + NO + Pb(NO3)2 + H2O
  NaNO2 + NaI + H2SO4 I2 + NO↑ + H2O

Таблица VI.2

Номер варианта Металлы Концентрация ионов металла, моль/л
  Cu,Ag 0,01
  Cu,Au 0,1
  Cu,Al 0,001
  Cu,Zn 0,01
  Cu,Ni 0,1
  Mg,Al 0,001
  Mg,Fe 0,01
  Mg,Zn 0,1
  Mg,Co 0,001
  Mg,Au 0,01
  Ni,Fe 0,1
  Ni,Co 0,001
  Ni,Al 0,01
  Ni,Sn 0,1
  Ni,Cd 0,001
  Fe,Co 0,01
  Fe,Al 0,1
  Fe,Pb 0,001
  Fe,Sn 0,01
  Fe,Au 0,1
  Co,Al 0,001
  Co,Au 0,01
  Al,Zn 0,1
  Sn,Mg 0,001
  Pb,Cu 0,01
  Mn,Al 0,1
  Mn,Cr 0,001
  Sb,Pd 0,01
  In,Sn 0,1
  In,Zn 0,001

Таблица VI.3

Номер варианта Формула соли I, A t, мин ВТ, % масс.
  CuCl2      
  ZnSO4 2,5    
  SnCl2 2,8    
  Cr2(SO4)3 1,5    
  MnCl2 3,5    
  FeSO4 3,2    
  ZnCl2 4,1    
  CrCl3 3,6    
  MnSO4 1,9    
  NiSO4 4,2    
  NiCl2 3,3    
  CoCl2 1,4    
  CoSO4 1,7    
  Zn(NO3)2 1,9    
  Co(NO3)2 1,8    
  Fe(NO3)2 2,4    
  CuBr2 2,7    
  ZnI2 2,2    
  CrBr3 3,4    
  MnI2 4,0    
  AgNO3 5,1    
  FeI2 6,2    
  MnCl2 3,6    
  Cr(SO4)3 4,1    
  Cu(NO3)2 2,7    
  CdCl2 3,5    
  Pb(NO3)2 2,4    
  SbCl3 2,6    
  PdSO4 4,0    
  InCl3 1,8    

Список литературы

1. Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Высш. шк., 2000. – 558 с.

2. Фролов В.В. Химия. – М.: Высш. шк., 1986. – 541 с.

3. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высш. шк., 2001. – 743 с.

4. Романцева Л.М., Лещинская З.Л. Сборник задач и упражнений по общей химии. – М.: Высш. шк., 1991. – 288 с.

5. Контрольные задания по курсу химии /Амирханова Н.А., Попов В.И., Белоногов В.А. и др.

– Уфа: УГАТУ, 2000. – 52 с.

6. Лабораторные работы по химии /Под ред. Н.А. Амирхановой. – Уфа: УГАТУ, 1999. – 292 с.

7. Сборник задач по химии /Под ред. Н.А. Амирхановой. – Уфа: УГАТУ, 2002. – 112 с.


Поделиться статьей
Автор статьи
Анастасия
Анастасия
Задать вопрос
Эксперт
Представленная информация была полезной?
ДА
58.65%
НЕТ
41.35%
Проголосовало: 960

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

ОБРАЗЦЫ ВОПРОСОВ ДЛЯ ТУРНИРА ЧГК

Поделиться статьей

Поделиться статьей(Выдержка из Чемпионата Днепропетровской области по «Что? Где? Когда?» среди юношей (09.11.2008) Редакторы: Оксана Балазанова, Александр Чижов) [Указания ведущим:


Поделиться статьей

ЛИТЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ

Поделиться статьей

Поделиться статьейЛитейные дефекты — понятие относительное. Строго говоря, де­фект отливки следует рассматривать лишь как отступление от заданных требований. Например, одни


Поделиться статьей

Введение. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси

Поделиться статьей

Поделиться статьей1. Псковская Судная грамота – крупнейший памятник феодального права эпохи феодальной раздробленности на Руси. Специфика периода феодальной раздробленности –


Поделиться статьей

Нравственные проблемы современной биологии

Поделиться статьей

Поделиться статьейЭтические проблемы современной науки являются чрезвычайно актуальными и значимыми. В связи с экспоненциальным ростом той силы, которая попадает в


Поделиться статьей

Семейство Первоцветные — Primulaceae

Поделиться статьей

Поделиться статьейВключает 30 родов, около 1000 видов. Распространение: горные и умеренные области Северного полушария . многие виды произрастают в горах


Поделиться статьей

Вопрос 1. Понятие цены, функции и виды. Порядок ценообразования

Поделиться статьей

Поделиться статьейЦенообразование является важнейшим рычагом экономического управления. Цена как экономическая категория отражает общественно необходимые затраты на производство и реализацию туристского


Поделиться статьей

или напишите нам прямо сейчас:

Написать в WhatsApp Написать в Telegram
Заявка
на расчет