Составьте уравнения электродных процессов (анод инертный) и молекулярное уравнение реакции, проходящей при электролизе расплава или раствора электролита расплав NaF. Вычислите массу металла выделившегося на катоде, если электролиз проводили при силе тока А =2,2 в течение времени = 15ч. Выход металла по току ВТ составил 96%.
Решение
Электролиз – это окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах при прохождении постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита.
При электролизе происходит превращение электрической энергии в химическую.
Электрод, на котором идет реакция восстановления, подключен к отрицательному полюсу источника тока и называется катодом.
Электрод, на котором протекает реакция окисления, подключен к положительному полюсу источника тока и называется анодом.
1. Запишем процессы, происходящие при электролизе расплава NaF
При плавлении происходит:
NaF → Na+ + F-
При электролизе расплава на катоде будут восстанавливаться ионы Na+, а на аноде будут окисляться ионы F- с образованием фтора, запишем процессы:
Катод(-): Na+ + ē → Na2
Анод (+): 2F- - 2ē → F21
Суммарная реакция: 2NaF → 2Na + F2
2.Вычислим массу натрия, которая образовалась на катоде.
Согласно закону Фарадея, Масса электролита, подвергшаяся химическому превращению, а также массы веществ, выделившихся на электродах, прямо пропорциональны количеству электричества, прошедшему через расплав или раствор электролита.
Масса вещества рассчитывается по формуле:
m(Na) = Мэ I τF
Мэ – молярная масса эквивалента натрия, г/моль
Мэ(Na) = М(Na) / n
n = 1 –число электронов, участвующих в процессе Na+ + ē → Na
Мэ(Na) = М(Na) / n = 23 /1 = 23 г/моль
I – сила тока, А I = 2,2 А
𝛕 = 15ч = 54000 сек – время электролиза, сек
F = 96500 Кл/моль – число Фарадея
m(Na) = Мэ I τF = 23 ∙2,2 ∙5400096500 = 28,32 г
3