Записать реакции электролиза на инертных электродах и вычислить массу вещества
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Записать реакции электролиза на инертных электродах и вычислить массу вещества, полученного на катоде и объем газа, выделившегося на аноде, при электролизе растворов электролитов, если время электролиза 20 минут, а сила тока I=2А, если выход по току Вт=100%. Какие вещества будут выделяться на электродах при замене инертного анода на металлический, указанный в задании?
Ni(NO3)2 Ni
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Электролиз на инертных электродах (инертные электроды в процессе не участвуют, не растворяются).
Ni(NO3)2 – соль слабого основания и сильной кислоты, водный раствор имеет кислую среду (рН<7).
Никель в электрохимическом ряду напряжений металлов расположен между алюминием и водородом, следовательно, на катоде будет восстанавливаться никель одновременно с выделением водорода.
Кислородсодержащие анионы на аноде не окисляются, поэтому будет происходит окисление молекул воды.
Электродные реакции:
К: 2H+ + 2e- → H20 – восстановление
Ni2+ + 2e- → Ni0 – восстановление
А: 2H2O - 4e-→ O20 + 4H+ – окисление
Суммируем электродные реакции и получаем общее уравнение электролиза:
2H+ + Ni2+ + 2H2O электролиз H2↑ + Ni + O2↑ + 4H+
Сокращаем ионы водорода и записываем молекулярное уравнение электролиза:
Ni(NO3)2 + 2H2Oэлектролиз H2↑ + Ni + O2↑ + 2HNO3
Продуктами электролиза будут водород и никель (на катоде) и кислород (на аноде).
По закону Фарадея:
m(H2) = MH2·I·tn∙F·ВТ , где
MH2 – молярная масса водорода, г/моль;
n- число электронов, участвующих в электродной реакции;
I – сила тока, А;
t – время электролиза, с;
F – постоянная Фарадея, Кл/моль;
ВТ – выход по току.
m(H2) = 2·2·20·602∙96500 · 1 = 0,025 г (домножаем на 60 для перевода минут в секунды; Выход по току переводим из процентов в доли)
Аналогично находим массу никеля:
m(Ni) = 59·2·20·602∙96500 · 1 = 0,734 г
Объем кислорода, выделившегося на аноде:
V(O2) = Vm·I·tn∙ F·ВТ, где
Vm – молярный объем газа, л/моль (при н.у