Содержание

Законы Фарадея в физике

Законы электролиза

При прохождении электрического тока через электролиты происходит процесс разложения вещества, который называют электролизом. При этом проводники, которые погружены в раствор, называют анодом (положительный электрод) и катодом (отрицательный электрод).

При помощи электролиза получают различные вещества, например, хлор, фтор, щелочи и т.д. При помощи данного процесса производят переработку сырья, которое содержит металлы, очищают металлы. Используя процессы электролиза, наносят тонкие металлические покрытия на разные металлические поверхности.

Формулировка первого закона Фарадея

Масса вещества, которое выделяется на электроде, прямо пропорциональна заряду, который прошел через электролит. В виде формулы данный закон можно представить как:

   

где — полный заряд, который проходит через электролит, за времяt. — сила тока. — коэффициент пропорциональности (электрохимический эквивалент вещества ()), равный массе вещества, которая выделится при прохождении через электролит заряда равного 1 Кл.

Величина является характеристикой вещества.

Первый закон для электролиза был получен Фарадеем экспериментально.

Формулировка второго закона Фарадея

Электрохимический эквивалент пропорционален молярной массе вещества () и обратно пропорционален величине его химической валентности (). В математическом виде второй закон Фарадея записывают как:

   

где Кл/моль — постоянная Фарадея, полученная эмпирически. Величину называют химическим эквивалентом вещества, она показывает, какая масса вещества требуется для замещения одного моля водорода в химических соединениях.

Иногда второй закон Фарадея формулируют так:

Электрохимические эквиваленты веществ пропорциональны их химическим эквивалентам.

Второй закон Фарадея также относят к эмпирическим законам.

Объединенный закон Фарадея для электролиза

Объединенный закон Фарадея записывают в виде:

   

Физический смысл выражения (3) заключен в том, что постоянная Фарадея количественно равна заряду, который следует пропустить через всякий электролит для того, чтобы на электродах выделилось вещество в количестве, равном одному химическому эквиваленту.

Примеры решения задач

Дополнительно об электролизе

В том случае, когда металл расположен в средней части ряда напряжения (от цинка до водорода) на катоде одновременно протекают два процесса: восстановление катиона металла и восстановление молекул воды. Рассмотрим электролиз водного раствора сульфата никеля с инертными электродами.

В растворе: NiSO4 = Ni2+ + SO42–;

На катоде:

K(-)   Ni2+ + 2ē  = Ni

         2H2O + 2ē = H2 + 2OH

Эти реакции никак не связаны между собой и суммировать их нельзя! Никакого простого соотношения между количеством никеля и водорода нет, оно зависит от концентрации, температуры, материала катода и прочих факторов.

На аноде:

А(+) (SO42– – не окисляются )

      2H2O – 4ē = O2 + 4H+

Общих уравнений (катод + анод) в этом случае тоже будет два. Чтобы получить общее уравнение основной реакции, мы должны сложить уравнение основного процесса на катоде и уравнение анодного процесса, с учетом коэффициентов электронного баланса:

K(-)   Ni2+ + 2ē = Ni           |2

А(+)  2H2O – 4ē = O2 + 4H+|1

——————————————————–

2Ni2+ + 2H2O = 2Ni + O2 + 4H+ – ионное,

2NiSO4 + 2H2O = 2Ni + O2 + 2H2SO4

– молекулярное уравнение основной реакции.

 

Аналогично получаем общее уравнение побочной реакции:

K(-)   2H2O + 2ē = H2 + 2OH|2

А(+)  2H2O – 4ē = O2 + 4H+|1

——————————————————–

6H2O = 2H2 + 4OH + O2 + 4H+

2H2O = 2H2 + O2

 

Опять же, суммировать общие уравнения основной и побочной реакций нельзя! (а это встречается в некоторых пособиях).

В заданиях ЕГЭ вряд ли потребуется составлять общие уравнения реакций для таких случаев, как правило, требуется только написать уравнения отдельных процессов на электродах. Остальное скорее пригодится на олимпиадах.

Немного о расчетах. Если в некоторой задаче дано количество вещества

никеля, полученного при электролизе, можно рассчитать, сколько соли подверглось электролизу, сколько серной кислоты образовалось. Нельзя рассчитать, сколько всего выделилось кислорода (он образуется и во второй реакции!). Или этой реакцией придется пренебречь. Тем более (без дополнительных данных), нельзя рассчитать, сколько выделилось водорода.

Если сказано, сколько выделилось кислорода – нельзя рассчитать ничего, кроме общего количества вступившей в реакцию воды.

Вот если сказано, сколько выделилось никеля и сколько кислорода – тогда можно рассчитать все.

Электролиз расплавов и растворов

Дидактический материал

Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей, кислот)

1. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при  электролизе её водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ                   УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО   ПРОЦЕССА               

А) KCl                                                        1) 2H2O – 4e → O2 + 4H+

Б) AlBr3                                                      2) 2H2O + 2e → H2 + 2OH

В) CuSO4                                                    3) 2Cl -2e → Cl20

Г) AgNO3                                                    4) 2Br – 2e → Br20

                                                                     5) 2SO42- -2e → S2O82-

                                                                     6) 2NO3 -2e → 2NO2 + O2

 

2. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ                            ПРОДУКТ, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ НА АНОДЕ

А) RbSO4                                                                                           1) метан

Б) CH3COOK                                                                 2) сернистый газ

В) BaBr2                                                                                                                  3) кислород

Г) CuSO4                                                                                                                 4) водород

                                                                                        5) бром

                                                                           6) этан и углекислый газ

 

3. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ                             УРАВНЕНИЕ КАТОДНОГО ПРОЦЕССА

А) Al(NO3)3                                                   1)  2H2O – 4e → O2 + 4H+

Б) CuCl2                                                          2) 2H2O + 2e → H2 + 2OH– 

В) SbCl3                                                          3) Cu2+  + 2e → Cu0

Г) Cu(NO3)2                                                    4) Cu2+  + 1e → Cu+

 5) Sb3+ +3e→ Sb0

 

4. Установите соответствие между названием вещества и способом его получения. 

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА                          ПОЛУЧЕНИЕ  ЭЛЕКТРОЛИЗОМ

А) литий                                                      1) раствора LiF

Б) фтор                                                         2) расплава LiF

В) серебро                                                   3) раствора MgCl2

Г)  магний                                                    4) раствора  AgNO3

                                                                     5) расплава Ag2O

                                                                      6) расплава MgCl2

 

5. Установите соответствие между названием вещества и продуктами электролиза его водного раствора

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА                                          ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) бромид калия                           1) водород, бром, гидроксид калия

Б) сульфат меди (II)                      2) натрий, углекислый газ

В) бромид меди (II)                      3) медь, оксид серы (IV)

                                                        4) медь, кислород, серная кислота

                                                        5) медь, бром

 

 

 

 

6. Установите соответствие между названием вещества и основными газообразными продуктами электролиза его водного раствора.

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА        ГАЗООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

 

А) хлорид кальция                             1) кислород, водород

Б) нитрат кальция                              2) водород, хлор

В) фторид серебра                             3) оксид азота (IV)

Г) нитрат серебра                               4) кислород

                                                             5) водород

                                                             6) хлор 

                                                             7) фтор

 

 

7. Установите соответствие между названиями вещества и электролитическим способом его получения.

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА                                    ЭЛЕКТ РОЛИЗ

А) хлор                                    1) водного раствора хлорида меди

Б) этан                                     2) водного раствора бромида натрия

В) натрий                                3) водного раствора ацетата калия

Г) бром                                   4) расплава фторида натрия

                                                 5) водного раствора перхлората калия

                                                  6) водного раствора этановой кислоты

 

8. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА                                     ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) натрий                                     1) водного раствора солей

Б) алюминий                                2) водного раствора гидроксида

В) серебро                                    3) расплава поваренной соли

Г) медь                                          4) расплавленного оксида

                                    5) раствора оксида в расплавленном криолите

                                                                                                      

9. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА                                  ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) AlCl3                                                            1) металл, галоген

Б) RbOH                                       2) гидроксид металла, хлор, водород

В) Hg(NO3)2                                  3) металл, кислород

Г)  AuCl3                                                    4) металл, кислота, кислород

                                                        5) водород, кислород

                                                       6) водород, галоген

 

10. Установите соответствие  между формулой соли и реакцией ее водного раствора

ФОРМУЛА СОЛИ

ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) Na2SO4

1) SO2

Б) Ca(NO3)2

2) O2

В) Zn(Br2)

3) NO2

Г) CuCl2

4) Br2

 

5) Cl2

 

6) H2

                                 

 

                     

 

 

Ответы:

1  – 3411

2  –  3653

3  – 2353

4  – 2246

5  – 145

6  – 6444

7 – 1342

8  – 3511

9  – 2541

10-2245

 

Электролиз Ионная теория электролиза.


При пропускании постоянного электрического тока через электролит на электродах протекают химические реакции. Этот процесс называется электролиз, что означает разложение (вещества) с помощью электричества.

В разд. 8.1 было указано, что электролит -это такая жидкость, которая при пропускании через нее электрического тока подвергается химической реакции. Электролитом может быть расплавленная соль, как, например, расплав бромида свинца(Н), либо водный раствор какой-либо кислоты, основания или соли.

Электрический ток подводится к электролиту с помощью электродов – проволочных проводников, металлических стержней или пластин, осуществляющих электрический контакт с электролитом. Отрицательно заряженный электрод это катод, а положительный электрод -анод. Электроды, которые не вступают в химические реакции, находясь в контакте с электролитами и при пропускании через них электрического тока, называются инертными электродами. К числу инертных электродов относятся графит и платина.

ИОННАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА

Согласно этой теории, прохождение постоянного электрического тока через электролит осуществляется с помощью ионов. На электродах происходит перенос электронов к ионам либо от них. Поэтому процессы, протекающие на электродах, могут рассматриваться как восстановительные или окислительные полуреакции. Таким образом, электролиз представляет собой окислительно-восстановительный процесс.

На аноде всегда осуществляется окислительная полуреакция. В этой реакции анионы теряют электроны и разряжаются, превращаясь в нейтральные частицы. Поэтому анод выступает в роли места стока электронов с анионов.

На катоде всегда осуществляется восстановительная полуреакция. Здесь катионы приобретают электроны и разряжаются, превращаясь в нейтральные частицы. Поэтому катод выступает в роли источника электронов для катионов.

Пример

Электролиз расплавленного бромида свинца(Н) состоит из двух полуреакций:

1) на аноде разряжаются бромид-ионы. (Уравнение этой полуреакции имеет

вид

2Вг-(ж.) = Вг2(г.) + 2е-

Эта полуреакция представляет собой окисление.)

2) на катоде разряжаются ионы свинца. (Уравнение этой полуреакции:

РЬ2+(тв.) + 2е- = РЬ(ж.)

Эта полуреакция представляет собой восстановление.)

Следует отметить, что реакции, протекающие на аноде и катоде в каждой конкретной системе, предопределяются полярностью источника тока во внешней электрической цепи. Отрицательный полюс внешнего источника тока (батареи) поставляет электроны одному из электродов электролитической ячейки. Это обусловливает отрицательный заряд данного электрода. Он и становится катодом. Поскольку этот электрод заряжен отрицательно, он в свою очередь вызывает такую электродную реакцию, в которой происходит потребление электронов. Таким образом, на этом электроде осуществляется восстановительный процесс. На другом электроде электроны перетекают из электролитической ячейки обратно во внешнюю цепь, что делает этот электрод положительным электродом. Значит, этот электрод играет роль анода. Из-за его положительного заряда на нем протекает реакция, которая сопровождается отдачей электронов, т. е. окисление.

Схематическое изображение всего процесса электролиза представлено на рис. 10.6.


 

 

Оглавление:


Электролиз солей

Самопроизвольные окислительно-восстановительные реакции дают возможность создания гальванических элементов, в которых вырабатывается электрическая энергия. Если же реакция несамопроизвольна, то ее осуществление возможно при помощи электрической энергии. Подобные процессы осуществляют в электролизерах и называются они реакциями электролиза (электролиз солей).

Электролизер

Как видно на рисунке ниже, электролизер состоит из двух электродов, погруженных в расплав или водный раствор соли. Источник электрического тока передает электроны в один из электродов и удаляет их с другого электрода. При отдаче электронов электрод заряжается положительно, а при получении электронов – отрицательно.

Электролиз расплава NaCl

При электролизе расплава NaCl на отрицательном электроде (катоде) происходит присоединение электронов ионом натрия Na+ и его восстановление. При этом вблизи электрода концентрация ионов Na+ уменьшается и, вследствие этого, к электроду перемещается дополнительное количество ионов Na+.

Аналогично происходит миграция ионов Cl к положительному электроду, где в результате отдачи электронов протекает процесс окисления. Таким образом, на электродах идет накопление продуктов окисления и восстановления.

Как и в гальваническом элементе, процесс восстановления протекает на катоде, а процесс окисления – на аноде.

При электролизе расплава NaCl протекают следующие реакции:

Анод2Cl -2e → Cl20
Катод 2Na+ + 2e → 2Na0
 2Na+ + 2Cl → 2Na0 + Cl20

В промышленности таким образом получают натрий, используя электролизер Даунса, представленный на рисунке ниже.

электролизер Даунса

Сложнее протекает электролиз водных растворов электролитов.

Электролиз водного раствора NaCl

Так, например, при электролизе водного раствора хлорида натрия, происходят иные процессы, нежели при электролизе его расплава. На катоде происходит восстановление воды, а не натрия; на аноде происходит окисление хлорид-ионов:

Анод2Cl -2e → Cl20
Катод 2H2O + 2e → H20 +2OH
 2H2O + 2Cl → H20 + Cl20

Таким образом, получить натрий путем электролиза водного раствора его соли не удастся: на катоде выделяется водород, а на аноде хлор.

При электролизе водных растворов солей окислительно-восстановительные процессы, протекающие на катоде и аноде зависят от природы катионов металлов и характера аниона соли.

Процесс на катоде

Предсказать результат восстановительного процесса на катоде можно с помощью таблицы стандартных электродных потенциалов металлов:

  • Катионы металлов, имеющие большую величину стандартного потенциала и расположенные в ряду после водорода полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металлов: Cu2+, Hg22+, Ag+, Hg2+, Pt2+ до Pt4+
  • Катионы металлов, имеющие малую величину стандартного потенциала не восстанавливаются на катоде, вместо этого происходит восстановление воды: от Li+, Na+ … до Al3+ включительно.
  • Катионы металлов, имеющие среднюю величину стандартного потенциала будут восстанавливаться на катоде вместе с молекулами воды: от Mn2+, Zn2+ … до H

Если имеется смесь катионов, то легче всего на катоде будут восстанавливаться катионы металла с наиболее положительным потенциалом, например, из смеси Cu2+, Ag+, Zn2+ сначала восстановится Ag+ (E = +0,79 В), затем Cu2+ (E = +0,337 В) и только потом Zn2+ (E = +0,76 В).

Процесс на аноде

Какие процессы будут протекать на аноде зависит от материала анода и самого электролита. Нерастворимые аноды в процессе электролиза не окисляются, тогда как растворимые аноды разрушаются и в виде ионов переходят в раствор.

Рассмотрим процессы, происходящие на инертном (нерастворимом) аноде:

  • При электролизе бескислородных кислот и их солей (исключение HF и фториды) на аноде окисляются их анионы.

2Cl -2e = Cl2

  • При электролизе кислородсодержащих кислот и их солей c максимальной степенью окисления на аноде происходит окисление воды, в связи с тем, что потенциал окисления воды меньше, чем для таких анионов.

2H2O -4e = O2 + 4H+

  • При электролизе кислородсодержащих кислот и их солей c промежуточной степенью окисления на аноде происходит окисление анионов кислот

SO32- + H2O -2e = SO42- + 2H+

В таблице ниже представлены наиболее типичные случаи электролиза с химической точки зрения

Водный раствор соли
малоактивного металла и
бескислородной кислоты с
инертным анодом
CuBr2 + H2O = Cu + Br2 + H2O

K: Cu2+ + 2e = Cu

A: 2Br -2e= Br2

Водный раствор соли
активного металла и
кислородсодержащей кислоты с
инертным анодом

K2SO4 + 2H2O = K2SO4 + 2H2 + O2

K: 2H2O +2e = H2 + 2OH

A: 2H2O -4e = O2 + 4H+

Т. е. происходит разложение воды


Водный раствор соли
активного металла и
бескислородной кислоты с
инертным анодом

KI + H2O = 2KOH + H2 + I2

K: 2H2O +2e = H2 + 2OH

A: 2I -2e= I2


Водный раствор соли
малоактивного металла с
анодом из того же металла

CuSO4

 K: Cu2+ + 2e = Cu

A: Cu — 2e = Cu2+

 

Электролиз солей — количественные аспекты

Связь между количеством вещества, выделившегося при электролизе соли и количеством прошедшего через него электричества отражена в законах Фарадея.

1 закон Фарадея

Массы веществ (m), выделившихся на катоде или аноде (или образовавшиеся в катодном и анодном пространстве), пропорциональны количеству прошедшего через раствор или расплав электричества (Q):

m=kQ

где k – коэффициент пропорциональности или электрохимический эквивалент, численно равный массе вещества, которое выделяется при прохождении 1 кулона электричества.

2 закон Фарадея

Равные количества электричества в процессе электролиза выделяют эквивалентные количества различных веществ.

Т.е. чтобы выделился один химический эквивалент любого соединения необходимо приложить одинаковое количество электричества, которое равно 96484,56 Кл/моль. Это величина называется постоянной Фарадея.

m = ЭIt/F = ЭIt/96484,56, где

m – масса вещества,

Э – электрохимический эквивалент,

I – сила тока,

t – время электролиза.

Законы Фарадея имеют большое значение при проведении расчетов, связанных с электролизом.

Задачи с решениями на составление уравнений электродных реакций, протекающих при электролизе, а также на применение законов Фарадея приведены в разделе Задачи к разделу Электролиз солей

[PDF] В3. – Free Download PDF

Download В3….

Задание В3 Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей, кислот). I. Катодный процесс 1. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) CrCl3 1) h3 Б) K3PO4 2) металл B) Cu(NO3)2 3) металл и водород Г) NaCl 4) O2 5) Cl2 6) N2 2. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) MgCl2 1) Mg Б) CuSO4 2) h3 B) AgNO3 3) Ag Г) Li2S 4) Li 5) S 6) Cu 3. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) CuSO4 1) металл Б) FeCl2 2) водород В) MnSO4 3) оксид серы (IV) Г) СrС12 4) металл, водород 5) галоген 6) металл, кислород 4. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) Li2SO4 1) Li Б) CaBr2 2) h3 B) Pb(NO3)2 3) Ca Г) CuBr2 4) Pb, h3 5) Pb 6) Cu 5. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) Ch4COONa 1) металл Б) Cu(NO3)2 2) водород В) K2SO4 3) оксид серы (IV) Г) А1С13 4) металл, водород 5) галоген 6) оксид азота (IV) 6.Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на катоде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ

А) Al(NO3)3 Б) Hg(NO3)2 В) Cu(NO3)2 Г) NaNO3

1) водород 2) алюминий 3) ртуть 4) медь 5) кислород 6) натрий

7. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) NaI 1) металл Б) AgNО3 2) водород B) ZnSО4 3) оксид азота (IV) Г) NiBr2 4) металл; водород 5) галоген 8. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) AgNO3 1) Ag Б) FeCl2 2) Fe B) KNO3 3) h3 Г) NaOH 4) Fe, h3 5) Na 6) O2 9. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) Au(NO3)3 1) рубидий Б) RbF 2) цезий B) AgNO3 3) серебро Г) Cs2CO3 4) золото 5) водород 6) азотная кислота 10. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) AuF3 1) кальций Б) CaI2 2) натрий B) AgF 3) серебро Г) Na2CO3 4) золото 5) водород 6) фтор 11. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) CaCl2 1) металл Б) Na2SO4 2) водород B) Cu(NO3)2 3) кислород Г) AgNO3 4) хлор 5) оксид серы 6) оксид азота

12. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на катоде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ А) KBr 1) K Б) K2SO4 2) h3 B) HNO3 3) Ag Г) AgNO3 4) O2 5) S 6) NO2

II. Анодный процесс 1. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА A) KBr 1) 2h3O – 4e O2+4H+ Б) AlCl3 2) 2h3O + 2e  h3 + 2OHB) CuSO4 3) 2Cl- – 2e  Cl2 Г) AgNO3 4) 2Br–2e  Br2 5) SO42- – 2e  SO2 + O2 6) 2NO3- – 2e  2NO2+ O2 2. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА A) Al(NО3)3 1) 2h3О – 4е  О2+ 4H+ Б) CuCl2 2) 2h3О + 2е  h3+ 2ОHB) SbCl3 3) 2Cl- -2е  Cl2 Г) Cu(NО3)2 4) Sb3++ 3е  Sb0 5) Cl- + 4h3О – 8е  ClO- + 8H+ 6) 4NО3- – 4е  2N2О + 5О2 3. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) Hg(NO3)2 1) азот Б) MgCl2 2) сера B) CuSO4 3) водород Г) Na2S 4) кислород 5) металл 6) галоген 4. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) K3PO4 1) кислород Б) FeCl3 2) оксид фосфора (V) В) NiSO4 3) оксид серы (IV) Г) CrBr3 4) водород 5) галоген 5. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) NaF 1) O2 Б) Mn(NO3)2 2) Н2 В) NiCl2 3) SO2

Г) Na2SO4

4) NO2 5) F2 6) Cl2

6. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ A) Mn(NO3)2 1) кислород Б) Ch4COOK 2) этан B) AlВr3 3) этан, оксид углерода (IV) Г) Cr2(SO4)3 4) оксид азота (IV) 5) галоген 6) оксид серы (IV) 7. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) NaClO4 1) Cl2 Б) AlCl3 2) ClO2 B) Cu(NO3)2 3) NO2 Г) SrCl2 4) O2 5) N2 6) h3 8. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) NaF 1) фтор Б) AlBr3 2) хлор B) CuCl2 3) бром Г) SrI2 4) иод 5) кислород 6) водород 9. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) Ca(NO3)2 1) h3 Б) LiBr 2) O2 B) Al(NO3)3 3) NO2 Г) KCl 4) NO 5) Cl2 6) Br2 10. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) NiSO4 1) Cl2 Б) NiCl 2) O2 B) NiF2 3) h3 Г) K2S 4) S 5) SO2 6) HF

11. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на аноде при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ А) Rb2SO4 1) метан Б) Ch4COOK 2) сернистый газ B) CuSO4 3) кислород Г) BaBr2 4) водород 5) бром 6) этан и углекислый газ

III. Продукты электролиза. Получение веществ. 1.Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах: ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) Fe(NO3)2 1) h3, Cl2 Б) BaCl2 2) h3, O2 В) KNO3 3) Fe, h3, O2 Г) FeCl2 4) K, h3, O2 5) Fe, h3, Cl2 6) Fe, Cl2 2. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах: ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) KBr 1) Cu, O2, h3 Б) KOH 2) Cu, O2 В) MgSO4 3) h3, O2 Г) CuSO4 4) h3, Br2 5) Mg, O2, h3 6) K, O2, h3 3. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах. ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА A)АlСl3 1) металл, галоген Б) RbOH 2) гидроксид металла, хлор, водород B) Hg(NО3)2 3) металл, кислород Г) АuСl3 4) водород, галоген 5) водород, кислород 6) металл, кислота, кислород 4. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах. ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) KBr 1) водород, кислород Б) K2SO4 2) калий, бром В) HNO3 3) серебро, кислород Г) AgNO3 4) водород, бром 5) калий, сера 6) водород, оксид азота (IV) 5. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) KCl 1) металл, галоген Б) CuCl2 2) металл, кислород

В) NaF Г) ZnBr2

3) водород, галоген 4) водород, кислород 5) металл, водород, кислород 6) металл, водород, галоген

6. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) Na2SO4 1) металл, галоген Б) KNO3 2) металл, кислород В) AgNO3 3) водород, галоген Г) MnSO4 4) водород, кислород 5) металл, водород, кислород 6) металл, водород, галоген 7. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе его водного раствора ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) гидроксид цезия 1) металл, галоген Б) сульфат никеля 2) металл, кислород В) бромид кальция 3) водород, галоген Г) иодид натрия 4) водород, кислород 5) металл, водород, кислород 6) металл, водород, галоген 8. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе его водного раствора. ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) Hg(NО3)2 . 1) металл, галоген Б) CuSО4 2) металл, кислород В) FeSО4 ‘ 3) водород, галоген Г) LiOH 4) водород, кислород 5) металл, водород, кислород 6) металл, водород, галоген 9. Установите соответствие между названием элемента и способом его получения ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ А) литий 1) электролиз раствор фторида лития Б) фтор 2) электролиз расплав фторида лития B) серебро 3) электролиз раствор хлорида магния Г) магний 4) электролиз раствор нитрата серебра 5) электролиз расплав оксида серебра 6) электролиз расплав хлорида магния 10. Установите соответствие между металлом и способом его электролитического получения. МЕТАЛЛ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ A) натрий 1) электролиз водного раствора солей Б) алюминий 2) электролиз водного раствора гидроксида B) серебро 3) электролиз расплава поваренной соли Г) медь 4) электролиз расплавленного оксида 5) электролиз раствора оксида в расплавленном криолите 6) электролиз расплавленного нитрата

Электролиз растворов

1

H

1,008

1s1

2,1

Бесцветный газ

пл=-259°C

кип=-253°C

2

He

4,0026

1s2

4,5

Бесцветный газ

кип=-269°C

3

Li

6,941

2s1

0,99

Мягкий серебристо-белый металл

пл=180°C

кип=1317°C

4

Be

9,0122

2s2

1,57

Светло-серый металл

пл=1278°C

кип=2970°C

5

B

10,811

2s2 2p1

2,04

Темно-коричневое аморфное вещество

пл=2300°C

кип=2550°C

6

C

12,011

2s2 2p2

2,55

Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал

пл=3550°C

кип=4830°C

7

N

14,007

2s2 2p3

3,04

Бесцветный газ

пл=-210°C

кип=-196°C

8

O

15,999

2s2 2p4

3,44

Бесцветный газ

пл=-218°C

кип=-183°C

9

F

18,998

2s2 2p5

3,98

Бледно-желтый газ

пл=-220°C

кип=-188°C

10

Ne

20,180

2s2 2p6

4,4

Бесцветный газ

пл=-249°C

кип=-246°C

11

Na

22,990

3s1

0,98

Мягкий серебристо-белый металл

пл=98°C

кип=892°C

12

Mg

24,305

3s2

1,31

Серебристо-белый металл

пл=649°C

кип=1107°C

13

Al

26,982

3s2 3p1

1,61

Серебристо-белый металл

пл=660°C

кип=2467°C

14

Si

28,086

3s2 3p2

1,9

Коричневый порошок / минерал

пл=1410°C

кип=2355°C

15

P

30,974

3s2 3p3

2,2

Белый минерал / красный порошок

пл=44°C

кип=280°C

16

S

32,065

3s2 3p4

2,58

Светло-желтый порошок

пл=113°C

кип=445°C

17

Cl

35,453

3s2 3p5

3,16

Желтовато-зеленый газ

пл=-101°C

кип=-35°C

18

Ar

39,948

3s2 3p6

4,3

Бесцветный газ

пл=-189°C

кип=-186°C

19

K

39,098

4s1

0,82

Мягкий серебристо-белый металл

пл=64°C

кип=774°C

20

Ca

40,078

4s2

1,0

Серебристо-белый металл

пл=839°C

кип=1487°C

21

Sc

44,956

3d1 4s2

1,36

Серебристый металл с желтым отливом

пл=1539°C

кип=2832°C

22

Ti

47,867

3d2 4s2

1,54

Серебристо-белый металл

пл=1660°C

кип=3260°C

23

V

50,942

3d3 4s2

1,63

Серебристо-белый металл

пл=1890°C

кип=3380°C

24

Cr

51,996

3d5 4s1

1,66

Голубовато-белый металл

пл=1857°C

кип=2482°C

25

Mn

54,938

3d5 4s2

1,55

Хрупкий серебристо-белый металл

пл=1244°C

кип=2097°C

26

Fe

55,845

3d6 4s2

1,83

Серебристо-белый металл

пл=1535°C

кип=2750°C

27

Co

58,933

3d7 4s2

1,88

Серебристо-белый металл

пл=1495°C

кип=2870°C

28

Ni

58,693

3d8 4s2

1,91

Серебристо-белый металл

пл=1453°C

кип=2732°C

29

Cu

63,546

3d10 4s1

1,9

Золотисто-розовый металл

пл=1084°C

кип=2595°C

30

Zn

65,409

3d10 4s2

1,65

Голубовато-белый металл

пл=420°C

кип=907°C

31

Ga

69,723

4s2 4p1

1,81

Белый металл с голубоватым оттенком

пл=30°C

кип=2403°C

32

Ge

72,64

4s2 4p2

2,0

Светло-серый полуметалл

пл=937°C

кип=2830°C

33

As

74,922

4s2 4p3

2,18

Зеленоватый полуметалл

субл=613°C

(сублимация)

34

Se

78,96

4s2 4p4

2,55

Хрупкий черный минерал

пл=217°C

кип=685°C

35

Br

79,904

4s2 4p5

2,96

Красно-бурая едкая жидкость

пл=-7°C

кип=59°C

36

Kr

83,798

4s2 4p6

3,0

Бесцветный газ

пл=-157°C

кип=-152°C

37

Rb

85,468

5s1

0,82

Серебристо-белый металл

пл=39°C

кип=688°C

38

Sr

87,62

5s2

0,95

Серебристо-белый металл

пл=769°C

кип=1384°C

39

Y

88,906

4d1 5s2

1,22

Серебристо-белый металл

пл=1523°C

кип=3337°C

40

Zr

91,224

4d2 5s2

1,33

Серебристо-белый металл

пл=1852°C

кип=4377°C

41

Nb

92,906

4d4 5s1

1,6

Блестящий серебристый металл

пл=2468°C

кип=4927°C

42

Mo

95,94

4d5 5s1

2,16

Блестящий серебристый металл

пл=2617°C

кип=5560°C

43

Tc

98,906

4d6 5s1

1,9

Синтетический радиоактивный металл

пл=2172°C

кип=5030°C

44

Ru

101,07

4d7 5s1

2,2

Серебристо-белый металл

пл=2310°C

кип=3900°C

45

Rh

102,91

4d8 5s1

2,28

Серебристо-белый металл

пл=1966°C

кип=3727°C

46

Pd

106,42

4d10

2,2

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1552°C

кип=3140°C

47

Ag

107,87

4d10 5s1

1,93

Серебристо-белый металл

пл=962°C

кип=2212°C

48

Cd

112,41

4d10 5s2

1,69

Серебристо-серый металл

пл=321°C

кип=765°C

49

In

114,82

5s2 5p1

1,78

Мягкий серебристо-белый металл

пл=156°C

кип=2080°C

50

Sn

118,71

5s2 5p2

1,96

Мягкий серебристо-белый металл

пл=232°C

кип=2270°C

51

Sb

121,76

5s2 5p3

2,05

Серебристо-белый полуметалл

пл=631°C

кип=1750°C

52

Te

127,60

5s2 5p4

2,1

Серебристый блестящий полуметалл

пл=450°C

кип=990°C

53

I

126,90

5s2 5p5

2,66

Черно-серые кристаллы

пл=114°C

кип=184°C

54

Xe

131,29

5s2 5p6

2,6

Бесцветный газ

пл=-112°C

кип=-107°C

55

Cs

132,91

6s1

0,79

Мягкий серебристо-желтый металл

пл=28°C

кип=690°C

56

Ba

137,33

6s2

0,89

Серебристо-белый металл

пл=725°C

кип=1640°C

57

La

138,91

5d1 6s2

1,1

Серебристый металл

пл=920°C

кип=3454°C

58

Ce

140,12

f-элемент

Серебристый металл

пл=798°C

кип=3257°C

59

Pr

140,91

f-элемент

Серебристый металл

пл=931°C

кип=3212°C

60

Nd

144,24

f-элемент

Серебристый металл

пл=1010°C

кип=3127°C

61

Pm

146,92

f-элемент

Светло-серый радиоактивный металл

пл=1080°C

кип=2730°C

62

Sm

150,36

f-элемент

Серебристый металл

пл=1072°C

кип=1778°C

63

Eu

151,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=822°C

кип=1597°C

64

Gd

157,25

f-элемент

Серебристый металл

пл=1311°C

кип=3233°C

65

Tb

158,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1360°C

кип=3041°C

66

Dy

162,50

f-элемент

Серебристый металл

пл=1409°C

кип=2335°C

67

Ho

164,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1470°C

кип=2720°C

68

Er

167,26

f-элемент

Серебристый металл

пл=1522°C

кип=2510°C

69

Tm

168,93

f-элемент

Серебристый металл

пл=1545°C

кип=1727°C

70

Yb

173,04

f-элемент

Серебристый металл

пл=824°C

кип=1193°C

71

Lu

174,96

f-элемент

Серебристый металл

пл=1656°C

кип=3315°C

72

Hf

178,49

5d2 6s2

Серебристый металл

пл=2150°C

кип=5400°C

73

Ta

180,95

5d3 6s2

Серый металл

пл=2996°C

кип=5425°C

74

W

183,84

5d4 6s2

2,36

Серый металл

пл=3407°C

кип=5927°C

75

Re

186,21

5d5 6s2

Серебристо-белый металл

пл=3180°C

кип=5873°C

76

Os

190,23

5d6 6s2

Серебристый металл с голубоватым оттенком

пл=3045°C

кип=5027°C

77

Ir

192,22

5d7 6s2

Серебристый металл

пл=2410°C

кип=4130°C

78

Pt

195,08

5d9 6s1

2,28

Мягкий серебристо-белый металл

пл=1772°C

кип=3827°C

79

Au

196,97

5d10 6s1

2,54

Мягкий блестящий желтый металл

пл=1064°C

кип=2940°C

80

Hg

200,59

5d10 6s2

2,0

Жидкий серебристо-белый металл

пл=-39°C

кип=357°C

81

Tl

204,38

6s2 6p1

Серебристый металл

пл=304°C

кип=1457°C

82

Pb

207,2

6s2 6p2

2,33

Серый металл с синеватым оттенком

пл=328°C

кип=1740°C

83

Bi

208,98

6s2 6p3

Блестящий серебристый металл

пл=271°C

кип=1560°C

84

Po

208,98

6s2 6p4

Мягкий серебристо-белый металл

пл=254°C

кип=962°C

85

At

209,98

6s2 6p5

2,2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=302°C

кип=337°C

86

Rn

222,02

6s2 6p6

2,2

Радиоактивный газ

пл=-71°C

кип=-62°C

87

Fr

223,02

7s1

0,7

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

пл=27°C

кип=677°C

88

Ra

226,03

7s2

0,9

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=700°C

кип=1140°C

89

Ac

227,03

6d1 7s2

1,1

Серебристо-белый радиоактивный металл

пл=1047°C

кип=3197°C

90

Th

232,04

f-элемент

Серый мягкий металл

91

Pa

231,04

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

92

U

238,03

f-элемент

1,38

Серебристо-белый металл

пл=1132°C

кип=3818°C

93

Np

237,05

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

94

Pu

244,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

95

Am

243,06

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

96

Cm

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

97

Bk

247,07

f-элемент

Серебристо-белый радиоактивный металл

98

Cf

251,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

99

Es

252,08

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

100

Fm

257,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

101

Md

258,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

102

No

259,10

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

103

Lr

266

f-элемент

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

104

Rf

267

6d2 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

105

Db

268

6d3 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

106

Sg

269

6d4 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

107

Bh

270

6d5 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

108

Hs

277

6d6 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

109

Mt

278

6d7 7s2

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

110

Ds

281

6d9 7s1

Нестабильный элемент, отсутствует в природе

Металлы

Неметаллы

Щелочные

Щелоч-зем

Благородные

Галогены

Халькогены

Полуметаллы

s-элементы

p-элементы

d-элементы

f-элементы

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

Основные расчеты электролиза

Постоянная Фарадея – это самый важный бит информации в расчетах электролиза. Убедитесь, что вы действительно понимаете следующую часть.

 

Кулоны

кулон – это мера количества электричества. Если в течение 1 секунды протекает ток в 1 ампер, значит, прошел 1 кулон электричества.

Это означает, что вы можете вычислить, сколько электричества прошло за заданное время, умножив ток в амперах на время в секундах.

Количество кулонов = ток в амперах x время в секундах

Если вам дано время в минутах, часах или днях, тогда вы должны преобразовать это время в секунды, прежде чем делать что-либо еще.

Например, если в течение часа течет ток 2 ампера, то:

Количество кулонов = 2 x 60 x 60 = 7200

(60 минут в час; 60 секунд в каждой минуте)

Это просто!

 

Фарадей

Электричество – это поток электронов. Для целей расчетов нам нужно знать, как связать количество молей электронов, которые текут, с измеренным количеством электричества.

Заряд, который несет каждый электрон, составляет 1,60 x 10 -19 кулонов. Если вам когда-нибудь понадобится использовать его на экзамене, вам будет дана ценность.

1 моль электронов содержит постоянную Авогадро, L, электронов – то есть 6,02 x 10 23 электронов. Вам также дадут это на экзамене, если вам нужно его использовать.

Это означает, что 1 моль электронов должен нести

6.02 x 10 23 x 1,60 x 10 -19 кулонов

= 96320 кулонов

Это значение известно как постоянная Фарадея.

Вы можете встретить формулу F = Le , где F – постоянная Фарадея, L – постоянная Авогадро, а e – заряд электрона (в единицах количества кулонов, которые он несет). Мы только что использовали это, фактически не заявляя об этом – это в основном очевидно!

 

Числа, которые мы здесь используем, округлены. Расчет просто показывает вам, как это решить, если вам нужно, но не дает обычно используемого значения. Для целей экзамена значение постоянной Фарадея обычно принимается равным 9,65 x 10 4 C моль -1 (кулонов на моль). Это еще одно число, которое вам вряд ли придется запоминать.

То есть 96500 кулонов на моль.

Итак, 96500 кулонов называется 1 фарадей . Обратите внимание на маленькую букву «f», когда она используется как единица измерения.

Всякий раз, когда у вас есть уравнение, в котором имеется 1 моль электронов, это представлено в электрической цепи 1 фарадеем электричества – другими словами, 96500 кулонами.

Расчеты электролиза – Электролиз – Редакция GCSE Chemistry (Single Science) – Другое

Перенос заряда

Количество заряда, переносимого во время электролиза, можно рассчитать из 5qjzniwes.0.0.0.1:0.1.0.$0.$1.$1.$5″> среднего используемого тока и взятого времени :

заряд, Q = ток, I × время, t

(кулоны, C) (амперы, A) (секунды, с)

Пример 1

Рассчитайте количество переданного заряда при использовании тока 5 A для 2 минуты во время электролиза.

2 минуты = 2 × 60 = 120 с

Заряд = ток × время

Заряд = 5 × 120 = 600 C

Фарадей

1.0.$0.$2.$1″> Один фарадей представляет один моль электронов. Это равно 96 500 кулонам. Использование Фарадея позволяет нам определить, сколько молей вещества образуется во время электролиза, при условии, что мы знаем общий переносимый заряд.

Пример 2

Натрий и хлор образуются во время электролиза расплавленного хлорида натрия:

Na + + e → Na

2Cl → Cl 2 + 2e

9650 кулонов заряда. Подсчитайте количество произведенного натрия и хлора. Помните, что 1 F (фарадей) = 96 500 C.

Число молей электронов = 9650 ÷ 96 500 = 0,1 моль

1 моль электронов необходим для производства 1 моля натрия – так получается 0,1 моль натрия.

Для производства 1 моля хлора необходимо 2 моля электронов – так получается 0,05 моль (0,1 ÷ 2) хлора.

Расчет масс

Массу вещества, образующегося во время электролиза, можно рассчитать на основе перенесенного заряда, фарадея и относительной атомной массы (A r ) или относительной формулы массы (M 5qjzniwes.0.0.0.1:0.1.0.$0.$3.$1.$3″> r ) вещества.

Пример 3

Во время электролиза расплавленного бромида свинца (II) образуется бром:

2Br → Br 2 + 2e

В течение 0,5 часа использовался ток 13,4 А. Рассчитайте массу произведенного брома. 1 F = 96 500 C. A r Br 2 = 160.

Помните: заряд = ток × время

5qjzniwes.0.0.0.1:0.1.0.$0.$3.$8″> Заряд = 13,4 × 1800 = 24 120 C

Помните: Один фарадей представляет один моль электроны.Это равно 96 500 кулонам .

Число молей электронов = 24,120 ÷ 96,500 = 0,25 моль

Количество произведенного брома = 0,25 ÷ 2 = 0,125 моль

Масса произведенного брома = A r × моль = 0,125 × 160 = 20 г

Расчет объемов

Объем газа, образующегося во время электролиза, можно рассчитать, исходя из перенесенного заряда и фарадея. Вам также необходимо знать молярный объем газа . Это то же самое для любого газа при комнатной температуре и давлении (rtp) и составляет 24 дм 3 или 24000 см 3 .

Пример 4

Во время электролиза расплавленного хлорида натрия было получено 0,125 моль газообразного хлора. Рассчитайте объем хлора при комнатной температуре.

Объем = количество газа × молярный объем

Объем хлора = 0,125 × 24 = 3 дм 3 (или 3000 см 3 )

17,7 Электролиз – химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Опишите электролитические ячейки и их связь с гальваническими элементами
  • Выполнение различных расчетов, связанных с электролизом

В гальванических элементах химическая энергия преобразуется в электрическую. Обратное верно для электролитических ячеек. В электролитических ячейках электрическая энергия вызывает несамопроизвольные реакции в процессе, известном как электролиз . Зарядка электромобиля, изображенная в главе 18 «Введение» в начале этой главы, демонстрирует один из таких процессов. Электрическая энергия преобразуется в химическую энергию в аккумуляторе по мере его зарядки. После зарядки аккумулятор можно использовать для питания автомобиля.

В электролитических ячейках используются те же принципы, что и в гальванических элементах.Мы рассмотрим три электролитических ячейки и количественные аспекты электролиза.

В расплавленном хлориде натрия ионы могут свободно перемещаться к электродам электролитической ячейки. Упрощенная схема ячейки, коммерчески используемой для производства металлического натрия и газообразного хлора, показана на рисунке 1. Натрий является сильным восстановителем, а хлор используется для очистки воды, а также в производстве антисептиков и в производстве бумаги. {\ circ} = +1.{\ circ} = -4.0 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

Источник питания (аккумулятор) должен обеспечивать минимум 4 В, но на практике применяемые напряжения обычно выше из-за неэффективности самого процесса.

Рис. 1. При пропускании электрического тока через расплавленный хлорид натрия материал разлагается на металлический натрий и газообразный хлор. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы продукты были разделены, чтобы предотвратить самопроизвольное образование хлорида натрия.

Электролизом можно разделить воду на водород и кислород.{\ circ} = -1,229 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

Обратите внимание, что серная кислота не расходуется, и что объем произведенного газообразного водорода в два раза превышает объем произведенного газообразного кислорода. Минимальное подаваемое напряжение 1,229 В.

Рисунок 2. Вода разлагается на кислород и водород во время электролиза. Серная кислота была добавлена ​​для увеличения концентрации ионов водорода и общего количества ионов в растворе, но не принимает участия в реакции. Объем собранного газообразного водорода в два раза больше объема собранного газообразного кислорода из-за стехиометрии реакции.{\ circ} = +1.229 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

Эти значения предполагают, что вода должна окисляться на аноде, потому что потребуется меньший потенциал – использование реакции (ii) для окисления даст менее отрицательный потенциал ячейки. Когда эксперимент проводится, выясняется, что на аноде образуется хлор, а не кислород. Неожиданный процесс настолько распространен в электрохимии, что получил название перенапряжения. Перенапряжение – это разница между теоретическим напряжением ячейки и фактическим напряжением, необходимым для электролиза.{\ circ} = -2,71 \; \ text {V} \ end {array} [/ latex]

Реакция (v) исключена, потому что она имеет такой отрицательный восстановительный потенциал. В стандартных условиях реакция (iii) была бы предпочтительнее реакции (iv). Однако pH раствора хлорида натрия равен 7, поэтому концентрация ионов водорода составляет всего 1 × 10 -7 M . {\ circ} = -2.186 \; \ text {V} [/ латекс]

По мере протекания реакции ионы гидроксида замещают ионы хлора в растворе. Таким образом, гидроксид натрия можно получить путем испарения воды после завершения электролиза. Гидроксид натрия ценен сам по себе и используется для таких вещей, как очиститель для духовок, открывалка для слива, а также при производстве бумаги, тканей и мыла.

Гальваника

Важным применением электролитических ячеек является гальваника . Гальваника приводит к тонкому покрытию одного металла поверх проводящей поверхности.Причины нанесения гальванического покрытия включают повышение устойчивости объекта к коррозии, укрепление поверхности, получение более привлекательной отделки или очистку металла. Металлы, обычно используемые в гальванике, включают кадмий, хром, медь, золото, никель, серебро и олово. Обычные потребительские товары включают посеребренную или позолоченную посуду, хромированные автомобильные детали и ювелирные изделия. Мы можем получить представление о том, как это работает, исследуя, как производится посеребренная посуда (рис. 3).

Рисунок 3. Ложка, сделанная из недорогого металла, подключается к отрицательной клемме источника напряжения и действует как катод. Анод – серебряный электрод. Оба электрода погружены в раствор нитрата серебра. Когда через раствор пропускают постоянный ток, в конечном итоге металлическое серебро удаляется с анода и осаждается на катоде.

На рисунке анод состоит из серебряного электрода, показанного слева. Катод расположен справа и представляет собой ложку, которая изготовлена ​​из недорогого металла.{-} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Ag} (s) [/ latex]

Конечный результат – перенос металлического серебра с анода на катод. Качество объекта обычно определяется толщиной наплавленного серебра и скоростью наплавки.

Величина тока, который может протекать в электролитической ячейке, зависит от количества молей электронов. Количество молей электронов может быть связано с реагентами и продуктами с использованием стехиометрии. Напомним, что единицей СИ для тока ( I ) является ампер (A), что эквивалентно 1 кулону в секунду (1 A = 1 [латекс] \ frac {\ text {C}} {\ text {s }}[/латекс]).Общий заряд ( Q в кулонах) равен

.

[латекс] Q = I \; \ times \; t = n \; \ times \; F [/ латекс]

Где t – время в секундах, n – количество молей электронов, а F – постоянная Фарадея.

Моли электронов могут быть использованы в задачах стехиометрии. Также может быть запрошено время, необходимое для внесения определенного количества металла, как во втором из следующих примеров.

Пример 1

Преобразование тока в моли электронов
В одном процессе, используемом для гальваники серебра, ток равен 10.23 А пропускали через электролитическую ячейку ровно за 1 час. Сколько молей электронов прошло через ячейку? Какая масса серебра была нанесена на катод из раствора нитрата серебра?

Раствор
Константу Фарадея можно использовать для преобразования заряда ( Q ) в моль электронов ( n ). { -}} = 0.{-}} \; \ times \; \ frac {107.9 \; \ text {g \; Ag}} {1 \; \ text {mol \; Ag}} = 41.19 \; \ text {g \; Ag} [/ латекс]

Проверьте свой ответ: исходя из стехиометрии, из 1 моля электронов получается 1 моль серебра. Было задействовано менее половины моля электронов и было произведено менее половины моля серебра.

Проверьте свои знания
Металлический алюминий можно получить из ионов алюминия электролизом. Какая будет половинная реакция на катоде? Какая масса металлического алюминия будет восстановлена, если ток 2?{-} \; {\ longrightarrow} \; \ text {Al} (s) [/ latex]; 7,77 моль Al = 210,0 г Al.

Пример 2

Время, необходимое для осаждения
В одном случае слой хрома толщиной 0,010 мм должен быть нанесен на деталь с общей площадью поверхности 3,3 м. 2 из раствора, содержащего ионы хрома (III). Сколько времени нужно, чтобы нанести слой хрома, если ток равен 33,46 А? Плотность хрома (металла) 7,19 г / см 3 .

Решение
Эта проблема связана с рядом рассмотренных ранее тем.Схема того, что необходимо сделать:

  • Если можно определить общий заряд, необходимое время – это просто заряд, деленный на текущий
  • Общий заряд может быть получен из необходимого количества Cr и стехиометрии
  • Количество Cr может быть получено с использованием требуемой плотности и объема Cr
  • Требуемый объем Cr равен толщине, умноженной на площадь

Решая поэтапно и заботясь о единицах, требуемый объем Cr составляет

[латекс] \ text {volume} = (0.4 \; \ text {s} = 11.0 \; \ text {hr} [/ latex]

Проверьте свой ответ: В такой длинной задаче одной проверки, вероятно, недостаточно. Каждый из шагов дает разумное число, так что все, вероятно, правильно. Обратите особое внимание на преобразование единиц измерения и стехиометрию.

Проверьте свои знания
Какая масса цинка требуется для гальванизации верхней части листа железа 3,00 м × 5,50 м до толщины 0,100 мм цинка? Если цинк поступает из раствора Zn (NO 3 ) 2 и ток равен 25. 5 А сколько времени займет гальванизация верха утюга? Плотность цинка 7,140 г / см 3 .

Ответ:

231 г Zn требуется 446 минут.

Электролиз – это использование электричества для инициирования непредвиденного процесса. Электролитические ячейки – это электрохимические ячейки с отрицательными потенциалами ячейки (что означает положительную свободную энергию Гиббса), и поэтому они не являются спонтанными. Электролиз может происходить в электролитических ячейках путем включения источника питания, который подает энергию, заставляющую электроны течь в неспонтанном направлении.Электролиз проводится в растворах, которые содержат достаточно ионов для протекания тока. Если раствор содержит только один материал, например, при электролизе расплавленного хлорида натрия, легко определить, что окисляется, а что восстанавливается. В более сложных системах, таких как электролиз водного хлорида натрия, более одного вида могут быть окислены или восстановлены, и стандартные восстановительные потенциалы используются для определения наиболее вероятного окисления (полуреакция с наибольшим [наиболее положительным] стандартным восстановительным потенциалом ) и восстановления (полуреакция с наименьшим [наименее положительным] стандартным восстановительным потенциалом). Иногда возникают неожиданные полуреакции из-за перенапряжения. Перенапряжение – это разница между теоретическим потенциалом восстановления полуреакции и фактическим требуемым напряжением. Если он присутствует, приложенный потенциал должен быть увеличен, чтобы в электролитической ячейке могла произойти другая реакция. Полный заряд, Q , который проходит через электролитическую ячейку, может быть выражен как ток ( I ), умноженный на время ( Q = It ), или как моль электронов ( n ), умноженная на постоянную Фарадея. ( Q = нФ ).Эти отношения могут использоваться для определения таких вещей, как количество материала, используемого или образованного во время электролиза, как долго должна продолжаться реакция или какое значение тока требуется.

Химия: упражнения в конце главы

  1. Укажите реакцию на аноде, реакцию на катоде, общую реакцию и приблизительный потенциал, необходимый для электролиза следующих расплавов солей. Предположим, что стандартные состояния и стандартные восстановительные потенциалы в Приложении L такие же, как и при каждой из точек плавления.Предположим, что КПД равен 100%.

    (а) CaCl 2

    (б) LiH

    (в) AlCl 3

    (г) CrBr 3

  2. Какая масса каждого продукта производится в каждой из электролитических ячеек предыдущей задачи, если через каждую ячейку проходит общий заряд 3,33 × 10 5 Кл? Предположим, что напряжения достаточно для уменьшения.
  3. Сколько времени нужно, чтобы восстановить 1 моль каждого из следующих ионов с помощью указанного тока? Предположим, что напряжения достаточно для уменьшения.

    (а) Al 3+ , 1,234 A

    (б) Ca 2+ , 22,2 А

    (в) Cr 5+ , 37,45 A

    (г) Au 3+ , 3,57 А

  4. Ток в 2,345 А проходит через элемент, показанный на рисунке 2, в течение 45 минут. Какой объем водорода собирается при комнатной температуре, если давление составляет ровно 1 атм? Предположим, что напряжения достаточно для уменьшения. (Подсказка: водород – единственный газ, присутствующий над водой?)
  5. Металлическая деталь неправильной формы, изготовленная из определенного сплава, была оцинкована цинком с использованием раствора Zn (NO 3 ) 2 .При использовании силы тока 2,599 А для нанесения на деталь слоя цинка толщиной 0,01123 мм требовалось ровно 1 час. Какова была общая площадь поверхности детали? Плотность цинка 7,140 г / см 3 . Предположим, что КПД равен 100%.

Глоссарий

электролиз
Процесс, использующий электрическую энергию для возникновения несамопроизвольного процесса
электролизер
ячейка электрохимическая, в которой используется электролиз; ячейка электрохимическая с отрицательным потенциалом ячейки
гальваника
нанесение тонкого слоя одного металла поверх проводящей поверхности
перенапряжение
разность между теоретическим потенциалом и фактическим потенциалом в электролитической ячейке; «дополнительное» напряжение, необходимое для того, чтобы произошла некоторая несамопроизвольная электрохимическая реакция

Решения

Ответы к упражнениям в конце главы по химии

2. (a) [латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ text {mass \; Ca} & 69.1 \; \ text {g} \\ [0.5em] \ text {mass \; Cl} _2 & 122 \; \ text {g} \ end {array} [/ latex]; (б) [латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ text {mass \; Li} & 23.9 \; \ text {g} \\ [0.5em] \ text {mass \; H} _2 & 3.48 \; \ text {g} \ end {array} [/ latex]; (c) [латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ text {mass \; Al} & 31.0 \; \ text {g} \\ [0.5em] \ text {mass \; Cl} _2 & 122 \; \ text {g} \ end {array} [/ latex]; (d) [латекс] \ begin {array} {r @ {{} = {}} l} \ text {mass \; Cr} & 59.8 \; \ text {g} \\ [0.5em] \ text {mass \; Br} _2 & 276 \; \ text {g} \ end {array} [/ latex]

4. 0,79 л

Депонированная масса – обзор

Источники и приемники: определения

Источник тока или напряжения – это источник энергии (например, аккумулятор), способный подавать энергию в нагрузку, чей другой вывод подключен к земле, тогда как приемник может контролирует характеристики внешнего источника энергии, но не обеспечивает никакого собственного.

Есть три важных аспекта, которые описывают характеристики источника или потребителя постоянного тока:

Точность постоянного тока : В некоторых приложениях определяющим аспектом является точность, с которой может быть установлен постоянный ток и проводится при меняющихся обстоятельствах.Применения постоянного тока, как правило, включают химию, такую ​​как гальваника, где осаждаемая масса считается прямо пропорциональной общему заряду. Таким образом, при условии, что ток, соответствующий области покрытия, может быть точно и надежно установлен, толщина покрытия становится функцией времени и тока. (Ток когда-то определялся как масса посеребренного металла в данный момент времени.)

Соответствие напряжению : Это диапазон напряжения, в котором источник или приемник может поддерживать свои расчетные характеристики. .Верхний предел напряжения обычно определяется максимальным рабочим напряжением устройства, контролирующего нагрузку, но может быть так, что рассеиваемая мощность в этом устройстве ограничивает безопасную работу до того, как будет достигнут явный предел напряжения. Таким образом, в приемнике может использоваться транзистор с номиналом 400 В и 15 Вт, но если он сконфигурирован как приемник 75 мА, может быть разрешено только 200 В, прежде чем будет достигнут предел в 15 Вт. Нижний предел более коварный и определяет минимальное напряжение, необходимое на источнике или приемнике для обеспечения правильной работы.Напряжение на источнике или приемнике может быть увеличено от нуля во время контроля тока, и при определенном напряжении будет видно скачок тока до проектного значения, и очень заманчиво принять это за минимально необходимое напряжение. Однако более тщательное исследование, контролирующее выходное сопротивление по отношению к приложенному напряжению, почти наверняка обнаружит, что требуется более высокое минимальное напряжение, чем предполагаемое при простом испытании током.

Выходное сопротивление : Выходное сопротивление источника или стока постоянного тока в идеале бесконечно.Однако, как уже отмечалось, это не может поддерживаться при всех напряжениях или рассеиваемой мощности, поэтому это параметр слабого сигнала, описываемый либо как сопротивление наклона r , наклон , либо просто как сопротивление переменному току r .

Аудиоэлектроника часто нуждается в реальных приближениях к источникам и потребителям постоянного тока, чтобы улучшить характеристики переменного тока окружающей цепи, поэтому следующие определения сформулированы с точки зрения их общего влияния на характеристики переменного тока, даже если практические реализации использование активных устройств может быть столь же эффективным на постоянном токе.

Идеальный источник / приемник постоянного напряжения – это короткое замыкание (нулевое сопротивление) на переменный ток, и поэтому закон Ома гарантирует, что даже бесконечный переменный ток, проходящий через него, создает на нем нулевое переменное напряжение. Хотя активные устройства, такие как регуляторы напряжения, часто лучше, конденсаторы подходящего размера часто неизбежно используются в качестве приближения переменного тока к источникам / стокам постоянного напряжения. Общие примеры аудио включают в себя накопительный конденсатор во входном конденсаторе источника питания (источник) или катодный байпасный конденсатор (сток).

И наоборот, идеальный источник / приемник постоянного тока – это разомкнутая цепь (бесконечное сопротивление) к переменному току, и даже бесконечное переменное напряжение на ней неспособно пропускать через нее какой-либо переменный ток. Активные источники / приемники постоянного тока становятся все более распространенными, но индукторы были традиционными приближениями переменного тока к источникам / приемникам постоянного тока, основным примером звука является дроссель во входном источнике питания дросселя (источник) или первичная индуктивность выходного трансформатора ( раковина).

Хотя было высказано предположение, что конденсаторы и катушки индуктивности могут использоваться в качестве приближения к идеальным источникам или стокам, подразумевается, что топологии, традиционно использующие эти приближения, могут быть заменены активными устройствами, которые могут быть более близкими к совершенству.Вероятно, верно будет сказать, что основное различие между ламповым усилителем, разработанным в «золотом веке», и современным дизайном заключается в том, что современный дизайн, вероятно, заменит пассивные компоненты активными устройствами для более точного приближения к идеальным источникам и поглотителям.

Расчеты электролиза, массы твердых частиц и объемы газов, образовавшихся на отрицательном и положительном электродах (катоде и аноде) gcse chemistry Расчеты 13. igcse KS4 science A level GCE AS A2 O Level практические вопросы упражнения

13.Расчет продуктов электролиза (продукты с отрицательным катодом и продукты с положительным анодом)

Относительные атомные массы необходимо: Na = 23, Cl = 35,5, H = 1, Cu = 63,5, Al = 27, O = 16

и молярный объем любой газ равен 24 дм 3 при комнатной температуре и давлении.

Общие уравнения электродов, с которыми вы можете столкнуться, перечислены ниже.

Эти уравнения полуреакции имеют следующий вид: затем интерпретируется с точки зрения количества продуктов с точки зрения масса, моль и объем газа (если применимо).

Первая молярная интерпретация уравнение электрода, а затем количество продуктов на моль электронов.

электрод задействован : (-) отрицательный катод или положительный анод (+) для уравнения электрода ниже

M зад образовавшегося продукта, объем газа, как указано в полууравнения

пример производственного процесса, где этот электрод реакция происходит

натрий (-) Na + (л) + e ==> Na (л)

1.0 моль осажденного металлического Na (23 г)

1 моль, 23 г Na на моль электронов

электролиз хлористого расплава соли для получения хлора и металла

хлор (+) 2Cl (л / водн. ) – 2e ==> Класс 2 (г)

1,0 моль Cl 2 газ (71 г, 24 дм 3 )

0.5 моль, 35,5 г, 12 дм 3 Cl 2 газ на моль электронов

электролиз хлористого расплава соли или их водный раствор для получения хлора

водород (-) 2H + (водн.) + 2e ==> H 2 (г)

1,0 моль H 2 газ (2 г, 24 дм 3 )

0.5 моль, 1 г, 12 дм 3 на моль электронов

электролиз многих солей растворы для получения водорода

медь (-) Cu 2+ (водн. ) + 2e ==> Cu (s)

1,0 моль осажденной меди (63,5 г)

0,5 моль, 31,75 г осажденной меди на моль электронов

осаждения меди в его электролитическая очистка или гальваника

медь (+) Cu (s) – 2e ==> Cu 2+ (водн.)

1.Растворяется 0 моль Cu (63,5 г)

0,5 моль, 31,75 г Cu растворяется на моль электронов

растворение меди в ее электролитическая очистка или гальваника

алюминий (-) Al 3+ (л) + 3e ==> Al (л)

1,0 моль наплавленного металлического алюминия (27 г)

0. 333 моль, 9 г осажденного алюминия на моль электронов

извлечение алюминия в электролиз расплавленной оксидной руды

кислород (+) 2O 2- (л) – 4e

4  ==>  O  2 (г)  

1,0 моль O 2 (32 г, 24 дм 3 )

0,25 моль, 8 г O 2 выделение газа на моль электронов

электролиз расплавов оксидов

кислород (+) 4OH - (водн.) - 4e - ==> 2H 2 O (л) + O 2 (г)

1.0 моль O 2 газ (32 г, 24 дм 3 )

0,25 моль, 8 г O 2 выделение газа на моль электронов

электролиз многих солей такие растворы, как сульфаты, серная кислота и т. д., дают кислород (но хлоридные соли ==> хлор)

Объяснение электролиза и описание экспериментальных методов


НАЧАЛО СТРАНИЦЫ


Часть первая: Соотношение продуктов (+) анода и (-) катодного электрода

  • Что контролирует скорость электролиз? Что контролирует, сколько продукта образуется?

  • Сумма материал в молях, образующихся на электроде при электролизе, зависит от трех факторы.

    • Количество любого товара производится электролизом, и скорость его производства зависит от количество электронов, которые переносятся во внешней цепи, и как быстро электроны текут в цепи.

    • Заряд на ion - чем больше заряд на ионах, тем больше электронов должно быть перенесенный, чтобы дать один моль продукта, сравните влияние одного моля электронов в таблице выше и см. примеры 13.1.1 по 13.1.5 ниже в Части 1)

    • Текущий расход , текущий скорость потока заряда, чем больше ток (в амперах), тем больше электронов передается в единицу времени, например. секунды (ток в амперах, А, см. примеры в Часть два). Следовательно, скорость образования продукта пропорциональна Текущий.

    • Время продолжительности электролиз , чем дольше длится электролиз, тем больше продукта формируется (время в секундах, минутах или часах, см. примеры в Часть вторая).Следовательно, количество продукта формируется пропорционально времени.

  • Если вы знаете, сколько вещества производится за один электрода, можно теоретически рассчитать количество вещества, образовавшегося при другой электрод.

  • В основе этих расчетов лежит соотношение электроны, участвующие в обеих электродных реакциях (отсюда вводная таблица электродных уравнений выше).

  • уравнения электродов в таблице выше упоминаются в примерах ниже .

  • При изучении примеров ниже вы должны обратиться к уравнениям электродов в таблице выше,

  • Расчет электролиза Пример 13.1.1

    • Электролиз рассола водного натрия раствор хлорида, NaCl (водн.) образует газообразный водород, H 2 (г) на отрицательном электроде и газообразном хлоре, Cl 2 (г) на положительном электрод.Атомные массы: H = 1, Cl = 35,5

    • 2H + (вод.) + 2e - ==> H 2 (г) и 2Cl - (л / вод.) - 2e - == > Класс 2 (г)

    • 2 электроны участвуют как в образовании молекулы водорода [M r (H 2 ) = 2] или молекулы хлора [M r (Cl 2 ) = 71].

    • Соотношение товаров для H 2 (г) : Cl 2 (г) 1 моль: 1 моль или 24 дм 3 : 24 дм 3 или 2g: 71g

      • Если при электролизе раствор хлорида натрия, 25 см. 3 водорода, что теоретически образуется объем хлора?

      • Так как мольное соотношение 1: 1 для H 2 : Cl 2 на каждые 25 см3 водорода образуется 25 см 3 хлора.

  • Расчет электролиза Пример 13.1.2

    • Электролиз расплавленного оксида алюминия Al 2 O 3 - дело более сложное.

    • Лучше думать о коэффициент воздействия тока 12 моль электронов, проходящих через электролит.

      • 4Al 3+ (l) + 12e - ==> 4Al (l) и 6O 2- (л) - 12e ==> 3O 2 (г)

      • Требуется 3 моль электронов с образованием 1 моля Al из 1 моля ионов Al 3+ .

      • и 4 моль электроны с образованием 1 моля O 2 молекул из 2 моль ионов O 2-.

      • Атомные массы: Al = 27, O = 16

    • Соотношение товаров от 12 молей электронов, следовательно,

    • Если 0,1 моль расплава оксид алюминия полностью электролизован (i) какая масса алюминия и (ii) какой объем кислорода образуется (при RTP)

      • атомная масса Al = 27, молярная объем любого газа при РТП = 24 дм 3

      • (i) Из 1 моля Al 2 O 3 получится 2 моля Al

        • поэтому с 0.1 моль Al 2 O 3 получится 0,2 моль Al

        • масса Al = моль Al x атомная масса

        • масса Al = 0,2 x 27 = 0,54 г Al

      • (ii) Из 1 моля Al 2 O 3 вы получите эквивалент 3 моль атомов O,

        • НО вы должны рассматривать это как 1.5 моль O 2 молекул

        • , следовательно, из 1 моль Al 2 O 3 вы получите 1.5 моль O 2 молекул

        • так от 0,1 моль Al 2 O 3 получится 0,15 моль газа O 2

        • объем газообразного кислорода = моль газообразный кислород x 24

        • v объем кислорода = 0,15 x 24 = 3,6 дм 3 (3600 см 3 )

  • Расчет электролиза Пример 13.1,3

    • В электролиз разбавленной серной кислоты, 36 см 3 водорода, H 2 был сформирован на отрицательном электроде (катоде).

    • Какой объем кислорода, О 2 образуется на положительном электроде (аноде)?

    • 2H + (водн.) + 2e - ==> H 2 (г) и 4OH - (водн.) - 4e - ==> 2H 2 O (л) + O 2 (г)

      • Требуется электрон перенос 2-х электронов для образования каждой молекулы водорода из 2-х водородов, H + ионов и перенос 4 электронов, чтобы сделать 1 молекулу кислород из 4 гидроксида, OH - ионов.

      • Следовательно, из такое же количество электронов (ток), соотношение водород: кислород сформировано 2: 1

      • так объем образующийся кислород 18 см 3 . (36: 18 имеют соотношение 2: 1)

  • Расчет электролиза Пример 13.1,4

    • В электролиз раствора сульфата меди с использованием угольных электродов, что масса и объем кислорода образовались бы на положительном электроде, если бы 254 г меди был нанесен на отрицательный электрод? Атомные массы: Cu = 63,5, О = 16.

    • Cu 2+ (водн.) + 2e - ==> Cu (s) и 4OH - (водн.) - 4e - ==> 2H 2 O (л) + O 2 (г)

      • Требуется передача 2 моль электронов с образованием 1 моля твердой меди (63.5г) от 1 моль ионов меди (II), Cu 2+

      • и передача 4 моль электронов для образования 1 моль кислорода из 4 моль гидроксида, OH - ионов.

      • Следовательно ожидаемое мольное соотношение Cu (s) : O 2 (g) из электролиз 2: 1

      • Моли Cu депонировано = 254/63.5 = 4 моль

      • моль кислорода образовано = 2 моля, так как M r (O 2 ) = 2 x 16 = 32

    • массы кислорода сформировано = 2 x 32 = 64g ,

    • и объем кислорода = 2 x 24 = 48 дм 3

  • Расчет электролиза Пример 13.1,5

    • При промышленном производстве алюминия электролизом расплава оксида (плюс криолит) образуется 250 кг алюминия.

    • Какой объем кислорода теоретически образуется при комнатной температуре и давлении?

    • [A r (Al) = 27 и 1 моль газа при RTP = 24 дм 3 (литры)]

      • Оксид алюминия Al 2 O 3 , поэтому при расщеплении при электролизе атомарный соотношение для Al: O составляет 2: 3 ,

      • и мольное отношение из Al: O 2 или 4: 3

      • 4Al 3+ (l) + 12e - ==> 4Al (l) и 6O 2- (л) - 12e - ==> 3O 2 (г)

      • Примечание : Это требует 12 электронов, добавленных к четырем ионам Al 3+ , чтобы сделать четыре атома из Al и 12 электронов, удаленных от шести оксидных ионов, O 2- , с образованием шести атомов кислорода, которые вместе образуют три O 2 молекулы (см. следующую строку).

      • НО, кислород существует как O 2 молекул, поэтому мольное соотношение атомов Al: O 2 молекулы - это 4: 3

      • 250кг Al = 250000г, Al = 250000/27 моль = 9259,26 моль Металла Al.

      • Следовательно, масштабирование для молей O 2 = 9259,6 x 3/24 = 6944,44 молей O 2 молекулы.

      • Начиная с объема 1 моль газа при RTP = 24 дм 3 (литры)

      • Объем кислорода сформировано = 6944,44 x 24 = 166667 дм 3 = 1,67 x 10 5 дм 3 (3 SF)

  • Расчет электролиза Пример 13.1.6 АТОМ ЭКОНОМИКА

    • % атомной экономии = 100 х теоретическая масса полезного продукта / общей теоретической массы реагентов

    • Оксид алюминия Al 2 O 3 (атомные массы: Al = 27, O = 16)

      • Формула массы = (2 x 27) + (3 x 16) = 54 + 48 = 102

      • Для алюминия:% атомной экономии = 100 x 54 / 102 = 52,9%

      • Кислород в этом кейс.На самом деле это неприятно, потому что он постепенно сжигает углерод. электроды при электролитическом извлечении алюминия.

    • Натрия хлорид NaCl (атомные массы: Na = 23, Cl = 35,5)

      • Формула массы = 23 + 35,5 = 58,5

      • Для натрия:% атомной экономии = 100 x 23 / 58,5 = 39,3%

      • Для хлора:% атомной экономии = 100 x 35.5 / 58,5 = 60,7%

      • В этом случае полная атомная экономия 100%, потому что оба продукта полезны.

Тесты для самооценки по электролизу расчеты [только на основе части 1]

введите ответ Викторина или множественный выбор ВИКТОРИНА


Объяснение электролиза и описание экспериментальных методов


Часть вторая: отношения между ток и количество электродного изделия

Больше математики для электролиз

  • Как описано и объяснено в начале количество образовавшегося продукта пропорционально времени и текущему .
  • Это выражается следующей формулой ...
    • Количество переданного заряда (Кулоны, C) = ток (амперы, A) x время (секунды, с)
    • Q = I x t
    • Количество образованного продукта составляет пропорционально Q , заряд, передаваемый на окисление или восстановление ионов в электролите.
    • Итак, вы можете логически вывести следующий вид пропорциональности из уравнения Q = It ..
      • Удвоение тока с удвоением скорость производства и т. д., уменьшение вдвое текущего снижает вдвое скорость ... пр.
      • Удвоение времени удвоит количество образующихся электродных изделий и т. д., сокращение времени вдвое будет вдвое уменьшить количество образующегося продукта ... и т. д.
      • Подставляя числа в уравнение позволяет предсказать, как течет заряд, затем с помощью при последующем расчете вы можете спрогнозировать расчетным путем, сколько продукт будет сформирован e.грамм.
        • например если вы запустите ток 1,50 А за 2 минуты, как заряд потек?
        • Q = I x t = 1,50 x (2 x 60) = 180 C
        • 180 кулонов могут быть преобразованы в моли электронов, а затем с поправкой на заряд на ионе, преобразованный в моли иона, разряженного на электрод и, наконец, моль продукта.
        • Следующие примеры показывают вам как логично провести все эти расчеты.
        • Может также потребоваться переставить уравнение для определения необходимого тока или затраченного времени.
        • Q = I x t , I = Q / t и t = Q / I (мы ребята треугольник нужен?)
        • Сколько времени нужно, чтобы пройти 5000 кулонов, с током 4А?
        • t = Q / I = 5000/4 = 1250 с (или 20,83 минут, 20 минут и 50 секунд)
        • Какой ток нужно пропускать 96500 кулонов за 2 часа?
        • I = Q / t = 96500 / (20 x 60 x 60) = 1.34А
  • 1 Фарадей (F) = 96 500 Кулонов ( C ) = 1 моль электронов .

  • Количество электроэнергии в кулонов = ток ампер x раз секунд

  • Пример 13.2.1 : Пропускался ток через цепь электролиза нитрата серебра. раствора и образовалось 0,54 г серебра.

    • A r (Ag) = 108 и уравнение электрода: Ag + (вод.) + e - ==> Ag (s)

    • A r (Ag) = 64 и уравнение электрода: Cu 2+ (водн.) + 2e - ==> Cu (s)

    • Если в той же цепи Ячейка из сульфата меди (II) и медных электродов была подключена, насколько медь осаждается на отрицательном (-) катоде?

    • 0.54 г Ag = 0,54 / 108 = 0,005 моль Ag

    • сейчас 1 моль электронов откладывает 1 моль серебра, но всего 0,5 моля меди на те же электроны.

    • моль осажденной меди = 0,005 / 2 = 0,0025 моль Cu, масса Cu = 0,0025 x 64 = 0,16 г Cu

  • Пример 13.2.2 : Сколько откладывается меди, если пропускать ток 0,2 Ампер в течение 2 часов через раствор сульфата меди (II)?

  • Пример 13.2.3 : При электролизе расплава хлорида натрия 60 см 3 хлора был произведен.

    • Уравнения электродов:

    • Рассчитать ...

    • (а) сколько молей было производился хлор?

    • (б) какая масса натрия была бы сформирован?

      • из электродных уравнений 2 моль натрия будет производиться на каждый моль хлора

      • так 0.0025 x 2 = 0,005 моль образуется натрий. А r (Na) = 23

      • масса = моль x атомное число или формула масса = 0,005 x 23 = 0,115 г Na

    • (c) как долго будет ток 3 А в цепи электролиза должны протекать для получения 60 см 3 хлора?

      • Для производства 0.0025 моль Cl 2 вам нужно 0,005 моль электронов

      • 0,005 моль электронов = 0,005 x 96500 кулонов = 482,5 C

      • Q = I x t, поэтому 482,5 = 2 x t, поэтому t = 482,5 / 3 = 161 с (с точностью до секунды)

  • Пример 13.2,4 : При электролизе раствора хлорида натрия в опыте ток 2 А прошло 2 минуты.

    • Уравнения электродов:

    • (a) Рассчитайте объем произведен газообразный хлор.

      • Q = I x t, поэтому Q = 2 x 2 x 60 = 240 С

      • 240 C = 240/96500 = 0,002487 моль электронов

      • это даст 0.002487/2 = 0,001244 моль Cl 2 (два электрона / молекула)

      • объем = моль x молярный объем = 0,001244 x 24000 = 29,8 см 3 класса 2

    • (b) Какой объем водорода быть сформированным?

    • (c) На практике измеряемые объем хлора может быть меньше теоретического значения.Почему?

  • Пример 13.2.5 : В эксперименте по электролизу сульфата меди (II) ...

    • Уравнение электрода: (-) катод Cu 2+ (водн.) + 2e - ==> Cu (s) и A r (Cu) = 64

    • (а) сколько осаждено меди на катоде на 0.Ток 2А течет 10 минут?

      • Q = I x t, Q = 0,2 x 10 x 60 = 120 C, моль электронов = 120/96500 = 0,001244 моль -

      • 2 моль электронов отложения 1 моль Cu, поэтому осаждено моль Cu = 0,001244 / 2 = 0,000622

      • масса = моль x атомное число или формула масса = 0,000622 x 64 = 0,0398 г Cu

    • (b) как долго должен быть 0.1 А ток пропускать осаждение 1 г меди на катоде?

      • 1 г Cu = 1/64 = 0,015625 моль, требуется 0,015625 x 2 моль электронов = 0,03125 моль e -

      • 0,03125 моль - = 0,03125 х 96500 = 3016 ° С

      • Q = I x t, 3016 = 0,1 x t, t = 3016 / 0,1 = 30160с , 30160/3600 = 8.38 часов

  • Пример 13.2.6 : Какой объем кислорода образуется при пропускании тока 5А через подкисленный вода в течение 25 минут при температуре 25oC и 101кПа (1 атм. давление)

    • Уравнения электродов:

    • Количество электроэнергии в Кулоны = ток в A x время в секундах

    • Q = I x t = 5 x 25 x 60 = 7500 C, теперь 1 моль электронов = 96500 C

    • моль электронов = 7500 / 96500 = 0.07772 моль

    • требуется 4 моля электронов, чтобы образуют 1 моль газообразного кислорода

    • следовательно, образовалось молей кислорода = 0,07772 / 4 = 0,01943

    • 1 моль газа = 24000 см3, поэтому объем газа = 0,01943 x 24000 = 466,3 см 3 из O 2

  • Пример 13.2,7 : Сколько времени потребуется для производства 2 дм3 3 газообразного хлора при попутном прохождении ток 6 А через концентрированный раствор хлорида натрия при 25 ° C и 101 кПа (Давление 1 атмосфера)

    • (+) анод 2Cl - -2e - ==> Cl 2

    • следовательно, хлор должен производиться = 2/24 = 0,08333 моль хлора

    • 2 моля электронов должны быть удаляется из 2 молей хлорид-ионов с получением 1 моля газообразного хлора,

    • следовательно моль электронов требуется = 0.08333 х 2 = 0,1666

    • 1 моль электронов = 96500 Кулоны, следовательно, необходимое количество электроэнергии

    • = 0,1666 x 96500 = 16077 Кулонов

    • количество электроэнергии в Кулоны = ток в A x время в секундах

    • 16077 = 6 x время в секундах, поэтому время в секундах = 16077/6 = 2679.5 секунд

    • или 2679,5 / 60 = 44,66 мин. произвести 2 дм3 3 газообразного хлора .


Объяснение электролиза и описание экспериментального метода и продуктов

Тесты для самооценки по электролизу расчеты [только на основе части 1]

введите ответ Викторина или множественный выбор ВИКТОРИНА


НАЧАЛО СТРАНИЦЫ


Выше представлена ​​типичная таблица Менделеева, используемая в спецификациях по науке и химии GCSE в проведение количественных расчетов электролиза, и я «обычно» использовал эти значения в своих расчетах на примере, чтобы охватить большинство учебные программы

ДРУГИЕ РАСЧЕТНЫЕ СТРАНИЦЫ

  1. Что такое относительная атомная масса ?, относительная изотопная масса и расчет относительной атомной массы

  2. Расчет относительной формула / молекулярная масса соединения или молекулы элемента

  3. Закон сохранения массы и простые вычисления реагирующей массы

  4. Состав по процентной массе элементов в комплексе

  5. Эмпирическая формула и формула массы соединения из реагирующих масс (легкий старт, без родинок)

  6. Расчет соотношения реагирующих масс реагентов и продуктов из уравнений (Не используя моль) и краткое упоминание фактического процентного выхода и теоретического выхода, атомная экономика и определение массы по формуле

  7. Введение в моли: связь между молями, массой и формульной массой - основа расчета молярных соотношений реагирующих веществ. (относящиеся к реагирующим массам и формуле масса)

  8. С использованием моль, чтобы вычислить эмпирическую формулу и вывести молекулярную формулу соединения / молекулы (исходя из реагирующих масс или% состава)

  9. Моли и молярный объем газа, закон Авогадро

  10. Объем реагирующего газа отношения, закон Авогадро и закон Гей-Люссака (соотношение газообразных реагенты-продукты)

  11. Молярность, объемы и раствор концентрации (и схемы аппаратов)

  12. Как сделать кислотно-щелочной расчеты титрования, схемы аппаратов, подробности процедур

  13. Расчет продуктов электролиза (отрицательный катод и положительный анод) (эта страница)

  14. Прочие расчеты е.грамм. % чистоты,% процентного содержания и теоретический выход, разбавление растворов (и схемы аппаратов), кристаллизационная вода, количество реагентов требуется, атом эконом

  15. Передача энергии при физических / химических изменениях, экзотермические / эндотермические реакции

  16. Расчеты по газу с учетом отношений PVT, Лоулз Бойля и Чарльза

  17. Расчеты радиоактивности и периода полураспада, включая материалы для датирования


НАЧАЛО СТРАНИЦЫ


количественный электролиз расчеты атомной экономики Ревизия КС4 Наука пересматривает количественный электролиз расчеты Дополнительные Тройная награда в области естественных наук. редакция учебника электролизных расчетов Уровень GCSE / IGCSE / O Химические количественные расчеты электролиза Информация Исследование Примечания для пересмотра для AQA GCSE Научные количественные расчеты электролиза, Edexcel GCSE Science / IGCSE Chemistry количественные расчеты электролиза и OCR 21st Century Science, OCR Gateway Наука количественные расчеты электролиза WJEC gcse science chemistry количественные расчеты электролиза CEA / CEA gcse science chemistry O Уровень химии (пересмотреть курсы, равные 8 классу США, 9 класс 10 классу количественные расчеты электролиза) Уровень Примечания к пересмотру для количественного электролиза на дополнительном уровне GCE Advanced Расчеты AS Advanced Level A2 IB Пересмотр количественного электролиза расчеты AQA GCE Chemistry OCR GCE Chemistry количественные расчеты электролиза Edexcel GCE Chemistry Salters Chemistry количественные расчеты электролиза CIE Химические количественные расчеты электролиза, WJEC GCE AS A2 Chemistry количественные расчеты электролиза, пересмотр CCEA / CEA GCE AS A2 Chemistry курсы количественных расчетов электролиза для студентов довузов (соответствует 11-му и 12-му классам в США и количественному уровню AP Honors / Honors. руководство по пересмотру расчетов электролиза для количественного электролиза расчеты gcse chemistry revision бесплатные подробные заметки о том, как рассчитать количество продукты электролиза, чтобы помочь пересмотреть химию igcse Заметки о пересмотре химии igcse о том, как рассчитывать количество продуктов электролиза химии уровня O бесплатные подробные примечания о том, как рассчитать количество продуктов электролиза, чтобы помочь пересмотреть gcse бесплатные химические подробные заметки о том, как рассчитать количества продуктов электролиза, чтобы помочь пересмотреть уровень O бесплатный веб-сайт по химии, чтобы помочь пересмотреть, как рассчитать количество продуктов электролиза для gcse бесплатный веб-сайт по химии, чтобы помочь пересмотреть, как рассчитать количество продуктов электролиза для Бесплатный онлайн-сайт по химии igcse, который поможет пересмотреть уровень O как рассчитать количество продуктов из химии электролиза как добиться успеха в вопросах по как рассчитать количество продуктов электролиза для gcse химия как добиться успеха в igcse химия как добиться успеха по химии уровня O хороший сайт для бесплатных вопросов по как рассчитать количество продуктов электролиза, чтобы помочь сдать вопросы по химии gcse как рассчитать количество продуктов электролиза сайт бесплатно помогите пройти igcse химия с доработкой примечания о том, как рассчитать количество продуктов из электролиз хороший сайт для бесплатной помощи пройти уровень O химия, как вы рассчитываете атомную экономику для электролиз?

Учебное пособие по законам Фарадея по электролизной химии

Учебное пособие по законам Фарадея по электролизной химии Больше бесплатных руководств Стать членом Члены Вход & тире; в Связаться с нами

Хотите игры по химии, упражнения, тесты и многое другое?

Вам необходимо стать членом AUS-e-TUTE!

Ключевые понятия

  • Первый закон:
    Масса вещества, полученного при электролизе, пропорциональна количеству используемой электроэнергии.

    Пример: электролиз жидкого хлорида натрия дает жидкий металлический натрий и газообразный хлор.

    Количество потребляемой электроэнергии (кв.) Масса произведенного натрия (м) Кв / м
    28950 кулонов 6,9 г 28,950 / 6,9
    = 4196
    Увеличение количества электричества (Q) производит больше граммов натрия (m).
    Q / m в этом случае всегда равно 4196.
    Q / м - постоянная величина.
    Q пропорционален
    м, то есть Q ∝ м
    96 500 кулонов 23,0 г 96 500 / 23,0
    = 4196
    482 500 кулонов 115,0 г 482 500 / 115,0
    = 4196

    Это означает, что для электролитического производства большего количества вещества мы должны использовать больше электричества.

  • Второй закон:
    1 Количество электричества в кулонах, необходимое для производства 1 моля вещества, представляет собой простое целое число, кратное 2 96 500

    То есть количество электричества (Q) в кулонах, разделенное на 96 500, является простым целым числом.

    Для получения 1 моля подчеркнутого вещества количество необходимой электроэнергии (Q) К / 96,500
    Na + + e - Na 96 500 кулонов 96 500/96 500
    = 1
    В каждом примере Q / 96 500 - простое целое число.

    Если n представляет это простое целое число,
    и Q - количество электричества в кулонах, тогда

    n = Q / 96 500

    Cu 2+ + 2e - Cu 1 кулонов 193 000/96 500
    = 2
    Fe 3+ + 3e - Fe 289 500 кулонов 289 500/96 500
    = 3

    Количеству 96 500 присвоено имя Фарадея (или Константа Фарадея) и символ F.

    F равно количеству электричества, переносимому одним моль электронов:
    F = Число Авогадро × заряд электрона в кулонах
    = 6.022 × 10 23 моль -1 × 1.602192 × 10 -19 С
    = 96,484 C · моль -1 (обычно округляется до 96,500 C · моль -1 в химии средней школы)
  • Законы Фарадея для расчетов электролиза:
    Q = n (e - ) × F

    Q = количество электричества, измеренное в кулонах (C)
    n (e - ) = использованные моль электронов
    F = Фарадея (постоянная Фарадея) = 96,500 Кл моль -1

    Мы можем рассчитать массу вещества, полученного во время эксперимента по электролизу, следующим образом:

    i) вычисление используемых молей электронов: n (e - ) = Q / F

    ii) использование молей электронов для расчета количества молей образующегося вещества с использованием уравнения сбалансированной полуреакции восстановления (или окисления)

    iii) использование молей вещества для расчета массы вещества:
    масса = моль × молярная масса

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Рабочие примеры: Q = n (e

- ) F вычисления

Вопрос 1. Рассчитайте количество электричества, полученного из 2 молей электронов.

Решение:

(на основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Что вас просят сделать?

    Рассчитать количество электроэнергии
    Q =? C

  2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

    Извлеките данные из вопроса:
    моль электронов = n (e - ) = 2 моль
    Постоянная Фарадея = F = 96,500 C моль -1 (технический паспорт)

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

    Напишите уравнение:
    Q = n (e - ) × F

  4. Подставьте значения в уравнение и решите относительно Q:
    Q = 2 × 96 500 = 193 000 С
  5. Правдоподобен ли ваш ответ?

    Используйте рассчитанное вами значение Q и постоянную Фарадея F, чтобы вычислить количество молей электронов и сравнить его со значением, указанным в вопросе.
    Q = n (e - ) F
    193 000 = n (e - ) × 96 500
    n (e) = 193,000 ÷ 96,500 = 2
    Поскольку нам сказали, что в вопросе 2 моля электронов, мы достаточно уверены, что наше значение Q является правильным.

  6. Назовите свое решение проблемы:

    Q = 193 000 ° C

Вопрос 2. Вычислите моль электронов, полученных из 250 C электричества.

Решение:

(на основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Что вас просят сделать?

    Вычислить моль электронов
    n (e - ) =? моль

  2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

    Извлеките данные из вопроса:
    Q = 250 ° C
    F = 96,500 C моль -1 (технический паспорт)

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

    Напишите уравнение:
    Q = n (e - ) × F
    Перепишите уравнение, чтобы найти число молей электронов, n (e - ):
    n (e - ) = Q ÷ F

  4. Подставьте значения в уравнение и решите относительно n (e - ):

    n (e - ) = 250 ÷ 96 500 = 2.59 × 10 -3 моль

  5. Правдоподобен ли ваш ответ?

    Используйте рассчитанное вами значение n (e - ) и постоянную Фарадея F, чтобы рассчитать необходимое количество заряда (Q) и сравнить его со значением, указанным в вопросе.
    Q = n (e - ) × F
    Q = 2,59 × 10 -3 × 96 500 = 250 ° C
    Поскольку это значение Q согласуется с приведенным в вопросе, мы достаточно уверены, что наше значение для n (e - ) является правильным.

  6. Назовите свое решение проблемы:

    n (e - ) = 2,59 × 10 -3 моль

Рабочие примеры: Расчет количества депонированного вещества

Вопрос 1: Вычислите количество молей металлической меди, которое может быть произведено электролизом расплавленного сульфата меди с использованием электричества 500 C.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Что вас просят сделать?

    Расчет молей металлической меди
    n (Cu (s) ) =? моль

  2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

    Извлеките данные из вопроса:
    электролит: CuSO 4 (л)
    Q = 500 C
    F = 96,500 C моль -1 (технический паспорт)

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

    Напишите уравнение реакции восстановления для получения металлической меди из расплавленного сульфата меди:
    Cu 2+ + 2e - → Cu (т)

    Вычислить моль электронов, n (e - ):

    n (e - ) = Q ÷ F
    = 500 ÷ 96 500
    = 5.18 × 10 -3 моль

  4. Определите количество молей Cu (s) , полученных с помощью уравнения сбалансированной реакции восстановления (мольное соотношение):

    1 моль электронов дает ½ моля Cu (s)
    Следовательно, 5,18 × 10 -3 моль электронов дает ½ × 5,18 × 10 -3
    n (Cu (s) ) = 2,59 × 10 -3 моль

  5. Правдоподобен ли ваш ответ?

    Используйте рассчитанное вами значение n (Cu (s) ) и постоянную Фарадея F, чтобы рассчитать необходимое количество заряда (Q) и сравнить его со значением, указанным в вопросе.
    Q = n (e - ) F
    n (e - ) = 2 × n (Cu) = 2 × 2,59 × 10 -3 = 5,18 × 10 -3 моль
    Ж = 96 500
    Q = 5,18 × 10 -3 × 96,500 = 500 ° C
    Поскольку это значение Q такое же, как указано в вопросе, мы достаточно уверены, что наше вычисленное значение для молей осажденной меди является правильным.

  6. Назовите свое решение проблемы:

    n (Cu (s) ) = 2.59 × 10 -3 моль

Вопрос 2. Рассчитайте массу серебра, которая может быть произведена электролизом 1 моль л. -1 AgCN (водн.) с использованием электричества 800 ° C.

Решение:

(на основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Что вас просят сделать?

    Рассчитать массу наплавленного серебра.
    м (Ag (s) ) =? грамм

  2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

    Извлеките данные из вопроса:
    электролит: AgCN (водн.)
    [AgCN (водн.) ] = 1 моль л -1 (стандартный раствор)
    Q = 800 ° C
    F = 96,500 C моль -1 (технический паспорт)

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

    Напишите уравнение реакции восстановления для получения металлического серебра из водного раствора:
    Ag + (водн.) + e - → Ag (s)

    Вычислить моль электронов, n (e - ):
    n (e - ) = Q ÷ F
    n (e - ) = 800 ÷ 96 500 = 8.29 × 10 -3 моль

    Определите количество молей полученного Ag (s) , используя уравнение сбалансированной реакции восстановления (мольное соотношение):
    1 моль электронов дает 1 моль Ag (s)
    Следовательно, 8,29 × 10 -3 моль электронов дает 8,29 × 10 -3 моль Ag (s)

  4. Рассчитать массу Ag (т)
    моль (Ag) = масса (Ag) ÷ молярная масса (Ag)
    Итак, масса (Ag) = моль (Ag) × молярная масса (Ag)

    моль (Ag) = 8.29 × 10 -3 моль
    молярная масса (Ag) = 107,9 г моль -1 (из периодической таблицы)

    масса (Ag) = 8,29 × 10 -3 моль × 107,9 г моль -1
    = 0,894 г

  5. Правдоподобен ли ваш ответ?

    Используйте рассчитанное вами значение m (Ag (s) ) и постоянную Фарадея F, чтобы рассчитать необходимое количество заряда (Q) и сравнить его со значением, указанным в вопросе.
    n (e - ) = n (Ag) = масса ÷ молярная масса = 0,894 ÷ 107,9 = 8,29 × 10 -3 моль
    Q = n (e - ) F = 8,29 × 10 -3 моль × 96,500 = 800 C
    Поскольку это значение Q совпадает с приведенным в вопросе, мы достаточно уверены, что наша расчетная масса серебра верна.

  6. Назовите свое решение проблемы:

    м (Ag (s) ) = 0.894 г

Рабочие примеры: Q = n (e

- ) F и Q = It

Вопрос 1. Какую массу меди можно было бы отложить из раствора сульфата меди (II) при токе 0,50 А в течение 10 секунд?

Решение:

(на основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Что вас просят сделать?

    Рассчитать массу осажденной меди
    м (Cu (s) ) =? грамм

  2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

    Извлеките данные из вопроса:
    электролит: раствор сульфата меди (II), CuSO 4
    ток: I = 0.50 А
    время: t = 10 секунд
    F = 96,500 C моль -1 (технический паспорт)

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

    Рассчитайте количество электроэнергии:
    Q = I x t
    I = 0,50 А
    t = 10 секунд
    Q = 0,50 × 10 = 5,0 ° C

    Вычислить моль электронов:
    n (e - ) = Q ÷ F
    Q = 5.0 С
    F = 96,500 C моль -1
    n (e -) = 5,0 ÷ 96,500
    = 5,18 × 10 -5 моль

    Рассчитайте количество молей меди, используя уравнение сбалансированной половины реакции восстановления:
    Cu 2+ + 2e - → Cu (т)
    1 моль меди осаждается из 2 моль электронов (мольное соотношение)
    моль (Cu) = ½n (e - )
    = ½ × 5,18 × 10 -5
    = 2.59 × 10 -5 моль

  4. Рассчитать массу меди:

    масса = моль × молярная масса
    моль (Cu) = 2,59 × 10 -5 моль
    молярная масса (Cu) = 63,55 г моль -1 (из Периодической таблицы)
    масса (Cu) = (2,59 × 10 -5 ) × 63,55
    = 1,65 × 10 -3 г
    = 1,65 мг

  5. Правдоподобен ли ваш ответ?

    Используйте рассчитанное вами значение m (Cu (s) ) и постоянную Фарадея F, чтобы рассчитать необходимое количество заряда (Q (b) ), и сравните это со значением Q (a) = Он задан. в вопросе.
    Q (а) = It = 0,50 × 10 = 5 ° C

    Q (b) = n (e - ) F
    n (e - ) = 2 × n (Cu) = 2 × [m (Cu) ÷ M r (Cu)] = 2 × [(1,65 × 10 -3 ) ÷ 63,55] = 2 × 2,6 × 10 -5 = 5,2 × 10 -5 моль
    Q = 5,2 × 10 -5 × 96 500 = 5

    Поскольку Q (a) = Q (b) = 5 C, мы достаточно уверены, что наша расчетная масса меди верна.

  6. Назовите свое решение проблемы:

    м (Cu (s) ) = 1,65 × 10 -3 г (или 1,65 мг)

Вопрос 2. Рассчитайте время, необходимое для осаждения 56 г серебра из раствора нитрата серебра, используя ток 4,5 А.

Решение:

(На основе подхода StoPGoPS к решению проблем.)

  1. Что вас просят сделать?

    Рассчитать необходимое время
    т =? секунды

  2. Какие данные (информацию) вы указали в вопросе?

    Извлеките данные из вопроса:
    масса серебра = m (Ag (s) ) = 56 г
    ток = I = 4,5 А
    F = 96,500 C моль -1 (из техпаспорта)

  3. Какая связь между тем, что вы знаете, и тем, что вам нужно выяснить?

    Рассчитайте количество осажденных молей серебра:
    моль (Ag) = масса (Ag) ÷ молярная масса (Ag)
    осажденного серебра = 56 г
    молярная масса = 107.9 г моль -1 (из таблицы Менделеева)
    моль (Ag) = 56 ÷ 107,9
    = 0,519 моль

    Рассчитайте количество молей электронов, необходимых для реакции:
    Напишите уравнение реакции восстановления:
    Ag + + e - → Ag (т)
    Из уравнения 1 моль Ag откладывается на 1 моль электронов (мольное соотношение)
    , следовательно, 0,519 моль Ag (ов) откладывается 0,519 моль электронов.
    n (e - ) = 0.519 моль

    Рассчитайте необходимое количество электроэнергии:
    Q = n (e - ) × F
    n (e - ) = 0,519 моль
    F = 96,500 C моль -1
    Q = 0,519 × 96,500 = 50,083,5 C

  4. Рассчитайте необходимое время:
    Q = I × т
    Перепишите уравнение, чтобы найти t:
    т = Q ÷ I
    Q = 50 083.5 С
    I = 4,5 А
    т = 50 083,5 ÷ 4,5
    = 11,129,67 секунды
    t = 11,129,67 ÷ 60 = 185,5 минут
    t = 185,5 ÷ 60 = 3,1 часа
  5. Правдоподобен ли ваш ответ?

    Используйте рассчитанное вами значение времени в секундах, постоянную Фарадея F и ток, указанный в вопросе, чтобы вычислить массу Ag, которую вы можете внести, и сравнить ее со значением, указанным в вопросе.
    Q = It = 4,5 × 11,129,67 = 50083,5 С
    Q = n (e - ) F
    так, n (e - ) = Q ÷ F = 50083,5 ÷ 96,500 = 0,519 моль
    n (Ag) = n (e - ) = 0,519 моль
    m (Ag) = n (Ag) × M r (Ag) = 0,519 × 107,9 = 56 г
    Поскольку это значение массы серебра такое же, как указанное в вопросе, мы достаточно уверены, что время в секундах, которое мы рассчитали, является правильным.

  6. Назовите свое решение проблемы:

    т = 11,129.67 секунд (или 185,5 минут, или 3,1 часа)


1. Более формально мы говорим, что для данного количества электричества количество произведенного вещества пропорционально его эквивалентному весу.

2. Цифра ближе к 96 484, но обычно округляется до 96 500 для школьных расчетов по химии.

Предупреждение!

Некоторое содержимое на этой странице не может быть отображено.

Пожалуйста, включите JavaScript и всплывающие окна для просмотра всего содержимого страницы.

© AUS-e-TUTE

www.ausetute.com.au

Электролиз - Химия LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Электролитическая ячейка против гальванической ячейки
  2. Участники и атрибуты

Использование электрического тока для стимуляции неспонтанной реакции.Электролиз можно использовать для разделения вещества на его исходные компоненты / элементы, и именно с помощью этого процесса был обнаружен ряд элементов, которые до сих пор производятся в современной промышленности. В электролизе - электрический ток, направляемый через электролит в раствор, чтобы стимулировать поток ионов, необходимый для протекания в противном случае несамопроизвольной реакции. Процессы, включающие электролиз, включают: электрорафинирование , электро-синтез и хлорно-щелочной процесс .

Электролитическая ячейка и гальваническая ячейка

Пример: когда мы электролизуем воду, пропуская через нее электрический ток, мы можем разделить ее на водород и кислород.

\ [2 H_2O (l) \ rightarrow 2H_2 (g) + O_2 (g) \]

Дополнительная информация: Электролиз воды

Электролитическая ячейка - это, по сути, гальваническая ячейка несамопроизвольной реакции (фактически, если мы изменили поток электричества в гальванической ячейке, превысив необходимое напряжение, мы создали бы электролитическую ячейку).Электролитические ячейки состоят из двух электродов (один действует как катод, а другой - как анод) и электролита. В отличие от гальванического элемента, реакции с использованием электролитических элементов должны быть электрически индуцированы, а его анод и катод меняются местами (анод слева, катод справа).

Гальванический Электролитический
Окисление: X → X + + e - (отрицательный анод) Y → Y + + e - )
Редукция: Y + + e - → Y (положительный катод) X + + e - → X (отрицательный катод)
Всего: X + Y + → X + + Y (G <0) X + + Y → X + Y + (G> 0)
Эта реакция является спонтанной и высвободит энергию Это реакция не является спонтанной и будет поглощать энергию

Авторы и авторства

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *