Напишите уравнения электродных процессов протекающих при электролизе

Уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов солей

Задача 688.
Написать уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов ВаСI₂ и РbNO₃)₂ с угольными электродами.
Решение:
а) электролиз водного раствора ВаСI₂

ВаСI₂ – соль активного металла и кислородной кислоты. Стандартный электродный потенциал системы: Ba 2+ = 2 Ba(-2,90 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:

2H₂O + 2 ⇔ H₂↑ + 2ОH —

На аноде будет происходить электрохимическое окисление хлора, стандартный потеннциал которого (+1,36 В) выше, чем воды (+1,23 В). Хлор будет окисляться, потому что наблюдается значительное перенапряжение процесса окисления воды, материал анода оказывает тормозящее воздействие на его протекание:

2Cl — — 2 = 2Cl*
Cl* + Cl* = Cl₂

Сложив уравнения катодного и анодного процессов, получим суммарное уравнение:

Таким образом, при электролизе водного раствора хлорида бария одновременно с выделением газообразного водорода (катод) и газообразного хлора (анод), образуется гидроксид бария (катодное пространство).

б) электролиз водного раствора Рb(NO₃)₂

Рb(NO₃)₂ – соль средней активности металла и кислородной кислоты, которая в водном растворе диссоциирует по схеме:

Стандартный электродный потенциал электрохимической системы Pb 2+ /Pb (-0,13В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В) незначительно. Поэтому на катоде будет выделяться свинец 0 (2H + /H₂) > 0 (Pb 2+ /Pb):

Pb2+ + 2 ⇔ Pb 0

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

2H₂O — 4 = O₂↑ + 4H +

Ионы NO₃ -, движущиеся при гидролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Умножим уравнение катодного процесса на два и сложим его с уравнением анодного процесса, получим суммарное уравнение:

2Pb 2+ + 2H₂O = 2Pb + O₂↑ + 4H +
у катода у анода

Приняв во внимание, что одновременно происходит накопление ионов NO₃ — в анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей форме:

Таким образом, при электролизе водного раствора соли нитрата свинца одновременно с выделением свинца (катод) и газообразного кислорода (анод), образуется азотная кислота (анодное пространство).

Задача 689.
Написать уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов FeCl₃ и Са(NO₃)₂ с инертным анодом.
Решение:
а) Электролиз водного раствора FeCl₃

В водном растворе соль FeCl₃ диссоциирует по схеме: FeCl₃ ⇔ Fe 3+ + 3Cl — . Стандартный электродный потенциал системы Fe 3+ + 3 = Fe 0 (-0,04 В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов Fe3+:

Fe 3+ + 3 = Fe 0

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

2Cl — — 2 = 2Cl*
Cl* + Cl* = Cl₂

Сложим, предварительно умножив уравнение катодного процесса на два и на три уравнения анодного процессов, получим суммарное уравнение:

2Fe 3+ + 6Cl — = 2Fe + 3Cl₂

При электролизе FeCl₃ в водном растворе с инертными электродами образуются металлическое железо, и выделяется газообразный хлор.

б) Электролиз водного раствора Са(NO₃)₂

Са(NO₃)₂ в водном растворе диссоциирует по схеме:

Стандартный электродный потенциал системы Ca 2+ + 2 = Ca (-2,87 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:

2H₂O + 2 ⇔ H₂↑ + 2ОH — ,

а ионы кальция Са 2+ , приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему части раствора (катодное пространство). На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:

2H₂O — 4 ⇔ O₂↑ + 4ОH —

Иионы NO₃ — на аноде разряжаться не будут, а будут накапливаться в анодном пространстве.

Умножив уравнение катодного процесса на два, и сложив, его с уравнением анодного процесса получим суммарное уравнение электролиза:

Приняв во внимание, что одновременно происходить накопление ионов кальция в катодном пространстве и нитрат-ионов в анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей форме:

Молекулярная реакция после приведения членов, получим:

Таким образом, при электролизе раствора соли нитрата кальция одновременно с выделением водорода и кислорода образуется гидроксид кальция (в катодном пространстве) и азотная кислота (в анодном пространстве).

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e2397d73ac1203b • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

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

Э_Cu = 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 Н₂SО₄ 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 Н₂SО₄ 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.

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