60 напишите уравнения реакций протекающих на платиновых инертных электродах при электролизе

Изобразите уравнения процессов, которые будут протекать при электролизе с платиновыми электродами расплава и водного раствора

Ваш ответ

Похожие вопросы

  • Все категории
  • экономические 43,399
  • гуманитарные 33,632
  • юридические 17,905
  • школьный раздел 607,960
  • разное 16,854

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Составить уравнения процессов, протекающих при электролизе расплавов и растворов солей

Задача 686.
Составить уравнения процессов, протекающих при электролизе расплавов NaOH и NiCl2 с инертными электродами.
Решение:
а) Электролиз расплава едкого натра

В расплаве едкого натра содержатся ионы Na+ и OH-:

Ионы натрия восстанавливаются на катоде: NaOH ⇔ Na + + OH — .

На аноде ионы ОН — окисляются с образованием воды и кислорода:

2ОН — — 2 ⇔Н2О + О.

Два атома кислорода, соединяясь друг с другом, образуют молекулу:

Таким образом, процесс окисления ионов ОН — можно выразить уравнением:

4ОН — — 4 ⇔ 2Н2О + О2

Умножив уравнение катодного процесса на четыре, и сложив его с анодным процессом, получим:

4Na + + 4OH — ⇔ 4Na + H2O + O2
у катода у анода

Процесс в целом можно выразить уравнением:

Таким образом, при электролизе расплава едкого натра у катода выделяется металлический натрий, а у анода – газообразный кислород и вода.

б) Электролиз расплава соли NiCl2 находятся ионы Ni 2+ и Cl — : NiCl2 ⇔ Ni 2+ + 2Cl — .

В расплаве соли NiCl2 находятся ионы Ni 2+ и Cl — :

Образующиеся ионы никеля восстанавливаются на катоде с образованием металлического никеля:

Ni 2+ + 2 = Ni 0

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

2Cl — — 2 = 2Cl*
Cl* + Cl* = Cl2

Сложив уравнения катодного и анодного процессов, получим суммарное уравнение процесса:

Ni 2+ + 2Cl — = Ni + Cl2
у катода у анода

Таким образом, при электролизе расплава соли хлорида никеля (II) на катоде выделяется металлический никель, а на аноде – газообразный хлор.

Задача 687.
Составить схемы электролиза водных растворов Н2SO4, CuCl2, Pb(NO3)2 с платиновыми электродами.
Решение:
а) Электролиз водного раствора Н2SO4

Стандартный потенциал системы: 2Н + + 2 = Н2 равен 0,000 В, что значительно выше, чем в нейтральной среде. Поэтому на катоде будет происходить восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:

2О + 2 = Н2↑ + 2ОН — ,

Поскольку, отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (1,23В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему:

2SO4 2- — 2 = S2O8 2- .

Ионы SO4 2- , движущиеся при электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Умножая уравнение катодного процесса на два и складывая его с уравнением анодного процесса, получаем суммарное уравнение реакции электролиза серной кислоты:

Таким образом, одновременно с выделением водорода у катода и кислорода у анода образуется вода (катодное пространство) и серная кислота (анодное пространство). После приведения членов в обеих частях равенства получим:

2H2O — 4 = 2H2↑ + O2↑ + 4H +
у катода у анода

Вывод:
При электролизе раствора серной кислоты происходит разложение воды на катоде и аноде, в результате чего происходит выделение водорода (в катодном пространстве) и кислорода (в анодном пространстве), а серная кислота остаётся без изменения.

б) Электролиз водного раствора CuCl2

Медь располагается в ряду активности после водорода, поэтому на катоде восстанавливается металл:

Катод (–): Cu 2+ + 2ē = Cu 0

На аноде будет происходить электрохимическое окисление ионов Cl-, приводящее к выделению хлора:

Анод (+): 2Cl – — 2ē = 2Cl – → Cl2↑.

поскольку отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,36 В) значительно выше, чем стандартный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему

Вывод:
Таким образом, при электролизе водного раствора хлорида меди на катоде выделяется медь, на аноде – хлор.

в) Электролиз водного раствора Рb(NO3)2

Рb(NO3)2 – соль средней активности металла и кислородсодержащей кислоты. Стандартный электродный потенциал электрохимической системы:

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

Pb 2+ + 2 = Pb 0

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

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

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

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

Вывод:
При электролизе водного раствора нитрата свинца на катоде выделяется свинец, на аноде – газообразный кислородрд, в растворе образуется азотная кислота (анодное пространство).

Задачи к разделу Электролиз солей

В данном разделе представлены задачи по теме Электролиз: составление уравнений электродных реакций, протекающих при электролизе, расчеты с применением законов Фарадея.

Задача 1. Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе с нерастворимыми анодами: а) MgCl2; б) MgCl2 и ZnSO4. Рассчитайте, сколько выделится хлора в литрах (н. у.) при пропускании тока силой 5А в течение 3 ч.

Решение.

Переведем часы в секунды: t = 3 ч = 10800 с

V = 11,2∙5∙10800/96500 = 6,3 л.

Составим уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе:

MgCl2 расплав

К: Mg 2+ + 2e → Mg 0

A: 2Cl — — 2e → Cl2 0

MgCl2 раствор

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

A: 2Cl — — 2e → Cl2 0

MgCl2 и ZnSO4растворы

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

A: 2Cl — — 2e → Cl2 0

Задача 2. Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе раствора CuSO4 с растворимым медным анодом и нерастворимым графитовым анодом. Рассчитайте, сколько растворится меди на аноде при пропускании тока силой 10 А в течение 3 ч.

Решение.

Применим II закон Фарадея

ЭCu = 64/2 = 32 г/моль

m =32∙10∙3∙3600/96500 = 35,8 г

E 0 (Cu 2+ /Cu) = 0,34 В

Растворимый медный анод:

На катоде возможно восстановление меди и воды. Но потенциал меди имеет более положительное значение, чем потенциал восстановления воды (E 0 (H2O/H + ) = -0,41 В), поэтому на катоде будет восстанавливаться медь. На аноде также возможно окисление меди или воды и, т.к. потенциал меди имеет меди имеет меньшее значение, чем потенциал окисления воды (E 0 (H2O/O2) = 0,82 В), то на аноде будет окисляться медь:

К: Cu 2+ + 2e = Cu 0

A: Cu 0 – 2e = Cu 2+

Cu 2+ + Cu 0 = Cu 0 + Cu 2+

Инертный нерастворимый анод:

Соль состоит из катиона неактивного металла и аниона кислородсодержащей кислоты. В этом случае на катоде происходит восстановление меди, а на аноде окисление воды:

K: Cu 2+ + 2e — = Cu

A: 2H 2 O -4e — = O 2 + 4H +

Задача 3. При электролизе соли трехвалентного металла ток силой в 3 А в течение 2 часов выделил на катоде 4,18 г металла. Определите, какой это металл. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза расплава и водного раствора карбоната натрия с платиновым анодом.

Решение.

По закону Фарадея:

Подставим значения

М = 4,18∙3∙96500/(3∙2∙3600) = 56 г/моль

Молярную массу равную 56 г/моль имеет атом железа

Напишем уравнения катодного и анодного процессов:

Платиновый анод – инертный, поэтому он не будет участвовать в процессе.

Na2CO3– соль, образованная катионом активного металла и аниона кислородсодержащей кислоты, поэтому, в случае раствора, в обоих процессах будет участвовать вода:

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

А: 2 H 2 O — 4 e → O2 0 + 4 H +

К: Na + + e → Na 0

А : 2CO 3 2- — 4e — → 2CO2 + O 2

Задача 4. При рафинировании меди током 4,5 А за 1,5 часа выделяется 7,5 г меди. Рассчитайте выход по току. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза водного раствора Pb(NO3)2: а) с угольным анодом; б) со свинцовым анодом.

Решение.

Применим закон Фарадея с учетом выхода по току:

Э(Cu) = 64/2 = 32 г/моль

Составим уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза водного раствора Pb(NO3)2:

Pb(NO3)2— соль, образованная катионом неактивного металла и аниона кислородсодержащей кислоты, поэтому

а) с угольным анодом

К: Pb 2+ + 2e → Pb 0

А: 2 H 2 O — 4 e → O 2 0 + 4 H +

2Pb 2+ + 2H2O → 2Pb 0 + O2 0 + 4H +

В прикатодном пространстве накапливается азотная кислота.

б) со свинцовым анодом

К: Pb 2+ + 2e → Pb 0

А: Pb 0 — 2 e → Pb 2+

Pb 2+ + Pb 0 → Pb 0 + Pb 2+

Задача 5. Найдите объем водорода, который выделится при пропускании тока силой в 5 А в течение 3,5 ч через водный раствор серной кислоты. Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза раствора Н24 с инертным анодом.

Решение.

Применим II закон Фарадея

V = 11,2∙5∙3,5∙3600/96500 = 7,3 л

Напишим уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза раствора Н24 с инертным анодом:

К: 2H + + 2e → H2 0

А: 2 H 2 O — 4 e → O 2 0 + 4 H +

Таким образом, при электролизе серной кислоты с инертными анодами происходит разложение воды.

Задача 6. При электролизе одного из соединений олова ток силой в 2,5А за 20 мин выделил на электродах металл массой 0,9 г. Чему равна валентность олова в этом соединении. Какие продукты могут быть получены при электролизе раствора SnSO4 с графитовыми электродами.

Решение.

По закону Фарадея:

Следовательно, валентность олова z = 4

SnSO4 — соль, образованная катионом неактивного металла и аниона кислородсодержащей кислоты, поэтому в процессе будут участвовать Sn и H2O.

Электроды инертные, поэтому в процессах участия не принимают:

К: Sn 2+ + 2e → Sn 0

А: 2 H 2 O — 4 e → O 2 0 + 4 H +

2Sn 2+ + 2H2O → 2Sn 0 + O2 0 + 4H +

В прикатодном пространстве накапливается серная кислота.

Задача 7. Сколько времени потребуется на электролиз раствора KCl при силе тока 5 А, чтобы выделить хлор объемом 11,2 л (н.у.), если выход по току составляет 90%? Напишите уравнения анодного и катодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза.

Решение

Применим закон Фарадея, учитывая при этом выход по току:

t =11,2∙96500∙2/(0,9∙22,4∙5∙3600) = 5,95 ч

KCl соль, образованная катионом активного металла и аниона бескислородной кислоты, поэтому в катодном процессе участвует вода, а в анодном – хлор:

К: 2H2O + 2e → H2 0 + 2OH —

А: 2 Cl — — 2 e → Cl 2 0


источники:

http://buzani.ru/zadachi/khimiya-glinka/1236-okislenie-sulfata-zheleza-ii-v-kisloj-srede-zadachi-646-649

http://zadachi-po-khimii.ru/obshaya-himiya/zadachi-k-razdelu-elektroliz-solej.html