Электролиз хлорида железа 3 в водном растворе уравнение

Составление схем электродных процессов на электродах при электролизе солей

Электролиз водного раствора соли хлорида железа (ⅠⅠ)

Задача 152.
Составьте схему электролиза водного раствора FeCl₂. Вычислите время, в течение которого должен быть пропущен ток силой I A через раствор, чтобы на катоде выделилось m (г) металла.(восстановление воды не учитывать)
Раствор FeCl₂ , катод-угольный, анод-угольный. I = 4 А , m = 2.9 г
Решение:
Е(Fe 2+ /Fe) = 0,44 В;
M(FeCl₂) = 126,751 г/моль
Э(FeCl₂) = 63,3755 г/?моль.
В водном растворе соль FeCl₂ диссоциирует по схеме: FeCl₂ = Fe 2+ + 2Cl – . Стандартный электродный потенциал системы
Fe 2+ + 2электрона = Fe 0 (-0,44 В) незначительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов Fe 2+ и Н₂О:

Fe 2+ + 2ē = Fe 0
2Н₂О + 2ē = Н₂ + 2ОН –

На аноде будет происходить электролитическое окисление ионов хлора с образованием свободных атомов хлора, которые, соединяясь друг с другом, образуют молекулу хлора:

2Cl – — 2ē = 2Cl*
Cl* + Cl* = Cl₂

Сложим уравнение катодного и анодного процессов, получим суммарное ионно-молекулярное уравнение:

Fe 2+ + 2Н₂О + 2Cl – = 2Fe 0 + Н₂↑ + 2ОН – + Cl₂↑

На аноде ионы Fe 2+ соединяются с двумя ионами ОН – , образуя нерастворимый гидроксид железа (ⅠⅠ) Fe(OH)₂:

Тогда молекулярная форма процесса будет иметь вид:

При гидролизе FeCl₂ в водном растворе с инертными электродами образуются металлическое железо, и выделяются газообразный водород и хлор. На катоде будет выделяться металлическое железо и газообразный водород, а на аноде — хлор.
Рассчитаем время электролиза FeCl₂, получим:

m = (Э . I . t)/F;
t = (m . F)/(Э . I) = (2,9 . 96500)/(63,3755 . 4) = 48250/324,96 = 1104 c.

Электролиз водного раствора нитрата кадмия

Задача 153.
Электролиз раствора нитрата кадмия с графитовыми электродами и кадмиевым анодом. Опишите электродные процессы на электродах.
Решение:
В водном растворе соль нитрата кадмия диссоциирует по схеме:

1. Электролиз раствор нитрата кадмия с графитовыми электродами

Стандартный электродный потенциал системы Cd 2+ + 2ē = Cd0 (-0,402 В) незначительно отличается от потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением водорода, поэтому на катоде протекают одновременно две реакции – образование водорода и выделение кадмия:

Уравнение электролиза будет иметь вид:

2Cd 2+ + 2Н2О = 2Cd 0 + H₂↑ + O₂↑ + 4Н +

Таким образом, в катодном пространстве будут разряжаться ионы кадмия и молекулы воды при этом на графитовом электроде откладываеся металлический кадмий и выделяется газообразный водород, а в анодном пространстве будет у графитового электрода будет выделяться газообразный водород и будут накапливаться ионы NO₃ – и H + . Среда у анода в процессе электролиза Cd(NO₃)₂ становится кислой.

Суммарная реакция электролиза в молекулярной форме:

2. Электролиз раствора нитрата кадмия с кадмиевым анодом

Так как кадмиевый анод растворим в условиях электролиза соли Cd(NO₃)_2, то на аноде происходит окисление материала анода. Поэтому при электролизе Cd(NO₃)₂ с использованием кадмиевого анода на катоде будет выделяться чистый кадмий и водород, а на аноде ионы кадмия не будут разряжаться, и, следовательно, выделение кислорода не наблюдается. В данном случае происходит растворение самого кадмиевого анода, т.е. с анода кадмий в виде ионов Cd 2+ переходит в раствор.

Электродные процессы на электродах:

1|Катод(-): Cd 2+ + 2ē = Cd 0 ;
2H₂O + 2ē = H₂↑ + 2OH – ;
2|Анод(+): Сd 0 – 2ē = Cd 2+

Уравнение электролиза в ионно-молекулярном виде:

Сd 2+ + 2H₂O + 2Cd 0 = Cd 0 + 2Cd 2+ + H₂↑ + 2OH –

После приведения членов в обеих частях равенства получим:

Ионы кадмия Cd 2+ у анода будут соединяться с ионами ОН-, образуя малорастворимое основание Cd(OH)₂:

Суммарная реакция электролиза в молекулярной форме:

Электролиз водного раствора соли хлорида меди (Ⅰ)

Задача 154.
Составить схему электролиза соли CuCl. Рассчитать массу меди, выделившейся при электролизе соли CuCl, если в течении 40 минут пропущен ток силой 3 А.
Решение:
Mэ(CuCl) = 98,999 г/моль;
I = 3 A;
t = 40 мин = 2400 с.

1. Электродные процессы

Медь находятся в ряду активности металлов «после водорода», значит на катоде будет протекать реакция восстановления только меди:

Стандартный электродный потенциал системы Cu + + 1ē = Cu 0 (+0,52 В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:

Так как стандартный электродный потенциал системы 2H₂O — 4ē = O₂↑ + 4OH – и 2Cl – + 2ē = Cl₂, соответственно, равны 1,23В и 1,36 B, то на
аноде будет: 2Cl – + 2ē = Cl₂.

Схема электролиза соли CuCl с использованием графитовых электродов:

2|Катод: Cu + + 1ē = Cu 0
1|Анод: 2Cl – + 2ē = Cl₂.

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2Cu + + 2Cl – = 2Cu 0 + Cl₂
катод анод

Таким образом, при электролизе водного раствора CuCl с использованием графитовых электродов на катоде выделяется металлическая медь, а на аноде — газзобразный хлор.

2. Вычисление количества полученной меди

Для вычисления массы меди используем выражение из первого закона электролиза Фарадея:

m(B) = [M(Э)•I•t]/F = M(Э)•q, где

m(B) — масса выделяемого веществав; M(Э) — электрохимический эквивалент (молярная масса эквивыалента вещества); I – сила тока; t – время; F — число Фарадея (96500 Кл/моль); q — количество электричества.
Тогда
m(CuCl) = [Mэ(CuCl)•I•t]/F = (98,999•3•2400)/96500 = 7,4 г.

Ответ: m(CuCl) = 7,4 г.

Галогены. Задания из второй части ЕГЭ 2021 по Химии с объяснениями.

Задание 1:

Газ, выделившийся при взаимодействии хлороводородной кислоты с перманганатом калия, реагирует с железом. Продукт реакции растворили в воде и добавили к нему сульфид натрия. Более легкое из образовавшихся нерастворимых веществ отделили и ввели в реакцию с горячей концентрированной азотной кислотой. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Первая реакция — хлороводородная (соляная) кислота реагирует с перманганатом калия:
16HCl + 2KMnO₄ = 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ + 8H₂O — в результате выделяется тот газ (хлор), который нужен для следующей реакции.

Вторая реакция — идет между хлором и железом (хлор окисляет железо до степени окисления +3):
2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃ .

Следующий этап — хлорид железа растворили ( FeCl₃ хорошо растворяется в воде (92 г/ 100 мл) , и добавили к нему сульфид натрия
Это не ионно-обменная реакция, а ОВР, так как хлорид Fe (III) является сильным окислителем:
2FeCl₃ + 3Na₂S = S↓ + 2FeS + 6NaCl — эффектом реакции является выделение желтого осадка в виде чистой серы, которую возьмут для взаимодействия с горячей азотной кислотой.

Последняя реакция в этом блоке — сера плюс концентрированная HNO₃:
S + HNO₃ (конц.,гор.) = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O

Задание 2:

Раствор хлорида железа (III) подвергли электролизу с графитовыми электродами. Осадок бурого цвета, образовавшийся в качестве побочного продукта электролиза, отфильтровали и прокалили. Вещество, образовавшееся на катоде, растворили в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Продукт, выделившийся на аноде, пропустили через холодный раствор гидроксида калия. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Первая реакция в списке — это электролиз водного раствора хлорида железа; на катоде выделяется Fe и H₂; на аноде — Cl₂ .
4FeCl₃ +6H₂O = 2Fe + 3H₂ + 6Cl₂ + 2Fe(OH)₃ ↓

Вторая реакция — взяли бурый осадок из предыдущей реакции электролиза и прокалили; это процесс разложения нерастворимого основания гидроксида железа (III):
2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

Следующая реакция проходит между веществом, которое образовалось на катоде и растворили его в концентрированной азотной кислоте; естественно, речь идет о железе:
Fe + 6HNO₃ (конц.) = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O

Последняя реакция — продукт, который выделился на аноде пропустили через холодную щелочь (это важное дополнение, так как с горячей образуются другие продукты реакции); это взаимодействие хлора с KOH:
Cl₂ + 2KOH = KClO + KCl + H₂O — данный тип ОВР называется диспропорционированием (один и тот же элемент и окисляется, и восстанавливается).

Задание 3:

Йод обработали концентрированной азотной кислотой при нагревании. Раствор осторожно выпарили и остаток нагрели, получив оксид, который взаимодействует с угарным газом с образованием двух веществ — простого и сложного. Образовавшееся при этом простое вещество растворили в теплом растворе гидроксида калия. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Первая реакция — йод и азотная кислота, достаточно простая реакция с образованием йодноватой кислоты, газа с оттенком «лисьего хвоста» и воды:
I₂ + 10HNO₃ = 2HIO₃ + 10NO₂↑ + 4H₂O (t)

Следующий этап — выпарили раствор, и остаток нагрели; это касается разложения йодноватой кислоты:
2HIO₃ = I₂O₅ + H₂O (t)

Третья реакция — полученный в предыдущей реакции оксид пропустили через угарный газ:
I₂O₅ + 5CO = I₂ + 5CO₂ — как и сказано в условии, получаем одно простое и одно сложное вещества.

Последняя реакция из списка — простое вещество ( I₂ ) растворили в теплом растворе щелочи (KOH):
I₂ + 6KOH = 5KI + KIO₃ +3H₂O.

Задание 4:

Оксид железа (III) сплавили с поташом. Полученный продукт добавили в воду. Образовавшийся осадок отделили и растворили в йодоводородной кислоте. Выделившееся простое вещество реагирует с тиосульфатом натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Первая реакция может вызвать сложности из — за незнания тривиального названия «поташ«, который представляет собой карбонат калия:
Fe₂O₃ + K₂CO₃ = 2KFeO₂ + CO₂↑ — это непростая реакция сплавления, которую надо запомнить.

Следующая реакция — добавление к полученному продукту воды:
KFeO₂ + 2H₂O = KOH + Fe(OH)₃↓

Третья реакция — осадок в виде гидроксида железа (III) растворили в йодоводородной кислоте, в результате выделяется чистый йод:
2Fe(OH)₃ + 6HI = 2FeI₂ + I₂ + 6H₂O

Последний этап — взаимодействие йода с тиосульфатом натрия с образованием йодида натрия и тетратионата натрия:
I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆ .

Задание 5:

Кремний сожгли в атмосфере хлора. Продукт реакции обработали водой. Выделившийся осадок отделили, прокалили и обработали плавиковой кислотой. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Первый этап — сожгли кремний в атмосфере хлора, эта реакция представляет взаимодействие двух простых веществ:
Si + 2Cl₂ = SiCl₄

Следующая реакция — тетрахлорсилан ( SiCl₄ ) обработали водой:
SiCl₄ + 3H₂O = H₂SiO₃ + 4HCl — эффектом этой реакции является выпадение бесцветного студенистого осадка кремниевой кислоты.

Третья реакция — разложение кремниевой кислоты:
H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O

Четвертая реакция — взаимодействие кремнезема с плавиковой кислотой:
SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂O — эта реакция объясняет, почему плавиковую кислоту не хранят в стеклянной посуде (HF реагирует с диоксидом кремния, соответственно, разъедает стекло).

Задание 6:

В раствор гидроксида натрия внесли оксид хрома (VI). Раствор выпарили, твердый остаток обработали серной кислотой и из полученного раствора при охлаждении выделили соль оранжевого цвета. При растворении соли в бромоводородной кислоте образуется простое вещество, которое может взаимодействовать с сероводородом. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Первая реакция — оксид хрома ( VI ), который является кислотным оксидом, прореагирует с щелочью:
CrO₃ + 2NaOH = Na₂CrO₄ + H₂O — эффектом этой реакции является образование вещества желтого цвета — хромата натрия.

Далее нужно написать взаимодействие хромата натрия с серной кислотой — это необычная ионно-обменная реакция, которую нужно запомнить:
2Na₂CrO₄ + H₂SO₄ = Na₂Cr₂O₇ + Na₂SO₄ + H₂O — цвет раствора изменился с желтого на оранжевый (это цвет дихромата натрия).

Третья реакция — взаимодействие Na₂Cr₂O₇ с бромоводородной кислотой:
Na₂Cr₂O₇ + 14HBr = 2NaBr + 2CrBr₃ + 3Br₂ + 7H₂O

Четвертая реакция — выделили простое вещество, который прореагировал с сероводородом (бром замещает серу):
Br₂ + H₂S = 2HBr + S.

Задание 7:

Раствор, полученный при пропускании сернистого газа через бромную воду, нейтрализовали гидроксидом бария. Выпавший осадок отделили, смешали с коксом и прокалили. При обработке продукта прокаливания хлороводородной кислотой выделяется газ с запахом тухлых яиц. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Первая реакция — сернистый газ реагирует с бромной водой, поэтому надо добавить воду:
SO₂ + Br₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HBr

Вторая и третья реакции представляют собой нейтрализацию полученного раствора (серная кислота и бромоводородная кислота):
H₂SO₄ + Ba(OH)₂ = BaSO₄↓ + 2H₂O
2HBr + Ba(OH)₂ = BaBr₂ + 2H₂O

Четвертая реакция — осадок реагирует с коксом при прокаливании; это взаимодействие с углеродом:
BaSO₄ + 4C = BaS + 4CO↑

Последняя реакция — продукт прокаливания обработали HCl и выделился газ с запахом тухлых яиц (это сероводород):
BaS + 2HCl = BaCl₂ + H₂S↑.

раствор хлорида железа 3 подвергли электролизу с графитовыми электродами. Осадок коричневого

Раствор хлорида железа 3 подвергли электролизу с графитовыми электродами. Осадок коричневого цвета, образовавшийся в качестве побочного продукта электролиза, отфильтровали и прокалили.Вещество образовавшееся на катоде, растворили к в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Продукт, выделившийся на аноде, пропустили через прохладный раствор гидроксида калия. Напишите уравнения обрисованных реакций

• Светлана Сурбанова
• Химия 2018-12-30 23:11:15 2 1

Fe(3+) +3e=Fe 2Cl(-)-2e=Cl2

2Fe(3+) + 6Cl(-) = 2Fe+ 3Cl2

2FeCl3=2Fe+3Cl2

2) 2H2O+2e=H2+2OH(-) -1

6H2O+6Cl(-) +2Fe(3+)=3H2+6OH(-) +2Fe(3+)+3Cl2

2FeCl3+6H2O=2Fe(OH)3+3H2+3Cl2