Методичний посібник
Приклади розв'язання задач з реакцій електролізу
Завдання № 1
При електролізі 1л розчину хлориду міді (II) на катоді виділилася мідь масою 12,7 м. Обчисліть об'єм газу (н.у.), що виділився на аноді, якщо щільність розчину близька до 1 г / мл.
Рішення
Vр-ра CuCl2 = 1л
1г/мл
m (Cu) = 12,7 г
V (Cl2) -?, Н.у.
розчин CuCl 2 = Cu 2 + +2 Cl -
(H 2 O)
на катоді: Cu 2 +, H 2 O (H +)
на аноді: Cl -, H 2 O
1 2 2
Cu 2 + + 2 
1 2
2Cl - - 2
Cu 2 + + 2Cl - Cu 0 + Cl 2
m = 12,7 г V-?
Cu Cl 2 = Cu ↓ + Cl 2 ↑
розчин М = 64 г / моль Vm = 22,4 л / моль
1 моль 1 моль
1) V (Cl 2) =
2)
V (Cl 2) = 0,198 моль Ÿ 22,4 л / моль = 4,44 л
Відповідь: V (Cl 2) = 4,44 л (Н.у.)
Завдання № 2
При електролізі водного розчину нітрату срібла (I) на аноді виділилося 13,44 л кисню (н.у.). Визначте масу виділився на катоді срібла, якщо вихід срібла склало 90% від теоретично можливого, а вихід кисню - кількісний.
Рішення
Vпр (О2) = 13,44 л
(О2) = 100%
(Ag) = 90%
m (Ag) -?
розчин
AgNO 3 = Ag 2 + + NO 3 -
(H 2 O)
на катоді: Ag +, H 2 O (H +)
на аноді: NO 3 -, H 2 O
4 4 2 
Ag 2 + + 1
4Ag + + 2H 2 O 4Ag 0 + O 2 0 + 4H +
+4 NO 3 - +4 NO 3 -
ί mпр =? Vпр = 13,44 л
4AgNO 3 +2 H 2 O = 4Ag ↓ + O 2 ↑ + 4HNO 3
М = 108 г / моль Vm = 22,4 л / моль
4 моль 1 моль
1)
2)
3) m Т (Ag) = 2,4 моль Ÿ 108 г / моль = 259,2 г; m пр (Ag) = m Т (Ag) Ÿ
4) m пр (Ag) = 259,2 г Ÿ 0,9 = 233,3 г
Відповідь: m пр (Ag) = 233,3 г
Завдання № 3
При електролізі водного розчину хлориду цинку на катоді виділився цинк масою 68,25 г, а на аноді - хлор об'ємом 28,22 л (н.у.). Визначте вихід цинку, якщо вихід хлору склав 90% від теоретично можливого.
Рішення
mпр (Zn) = 68,25 г
Vпр (Cl2) = 28,22 л
(Cl2) = 90%
(Zn) -?
розчин
ZnCl 2 = Zn 2 + +2 Cl -
1 2 2 Zn 2 + + 2
1 лютому 2Cl - - 2
Zn 2 + + 2Cl - Zn 0 + Cl 2 0
(H 2 O)
на катоді: Zn 2 +, H 2 O
на аноді: Cl -, H 2 O
m пр = 68,25 г
ZnCl 2 = Zn ↓ + Cl 2 ↑
(HO2) М = 65 г / моль Vm = 22,4 л / моль
1 моль 1 моль
1)
3)
4)
6)
8)
Відповідь:
Завдання № 4. Визначте масу мідного купоросу, поміщеного в електролізер, якщо при електролізі його водного розчину виділився кисень об'ємом 5,71 (н.у.), вихід якого ставив 85% від теоретично можливого.
Рішення
Vпр (O2) = 5.71л
(Н.у.)
(О2) = 85%
m (CuSO4 5H2O) -?
розчин
CuSO 4 = Cu 2 + + SO 4 2 -
2 4 2 Cu 2 + + 2
1 квітня 2H 2 O - 4
2Cu 2 + + 2H 2 O 2Cu 0 + O 2 0 + 4H +
+2 SO 4 2 - + 2SO 4 2 -
(H 2 O)
на катоді: Cu 2 +, H 2 O
на аноді: SO 4 -, H 2 O
m =?
M = (CuSO 4 Ÿ5H 2 O) = 250г/моль
2CuSO 4 + 2H 2 O = 2Сu ↓ + O 2 ↑ + 2H 2 SO 4
М = 160 г / моль Vm = 22,4 л / моль
2 моль 1 моль
1) m (CuSO 4 Ÿ5H 2 O) =
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8) m (CuSO 4 Ÿ5H 2 O) = 0,6 моль Ÿ 250 г / моль = 150г
Відповідь:
Завдання № 5
Через електролізер, що містить розчин гідроксиду калію об'ємом 300мл з масовою часткою речовини 22,4% (щільність 1,2 г / мл), пропустили електричний струм. Розрахуйте масову частку гідроксиду калію в розчині після відключення струму, якщо відомо, що на катоді виділився газ об'ємом 89,6 л (н.у.)
Рішення
Vр-ра КОН = 300мл
= 22,4%
= 1,2 г / мл
V (H2) = 89,6 л
н.у.
(КОН) -?
розчин
КОН = К + + OН - (Середа лужна)
2 4 2 2H 2 O +2
1 квітня 4OH - - 4
4H 2 O + 4OH - 2H 2 0 + 4OH - + O 2 0 + 2H2O
(H 2 O)
на катоді: К +, H 2 O
на аноді: OH -
ί V = 89,6 л
2H 2 O = 2H ↑ + O 2 ↑ (1)
(Р-р КОН) Vm = 22,4 л / моль
2 моль
1)
2) m звичайно. р-ра КОН = m результат. р-ра КОН - m 1 (H 2 O)
3) m 1 (H 2 O) =
m 1 (H 2 O) = 4моль Ÿ 18 г / моль = 72г
4) m результат. р-ра КОН = V р-ра КОН Ÿ
5) m результат. ( КОН) =
6)
Відповідь: після електролізу
Завдання № 6
При електролізі 16г. розплаву деякого з'єднання
водню з одновалентних елементом на аноді виділився водень кількістю речовини 1 моль.
Встановіть формулу речовини, взятого для електролізу.
Рішення
II
m (Ел Н) = 16г
(H2) = 1моль
Ел Н -?
За умовою, водень виділяється на аноді, значить, його іони мають негативний заряд, а шуканий елемент має позитивний заряд. Ясно, що ЕЛН - гідрид.
розплав
2 2 1 Ел + +1
2 лютого 2H - - 2
2Ел + + 2Н - 2Ел 0 + Н 2 0
Ел Н = Ел 1 + + Н 1 -
на катоді: Ел 1 +
на аноді: H 1 -
m = 16г ί
2ЕлН = 2Ел ↓ + Н 2 ↑
розплав 1 моль
2 моль
1) M r (ЕЛН) = (х + 1) а.е.м
2)
3)
4)
5) х +1 = 8
х = 7, А r (Ел) = 7, значить Ел - ліміт
Відповідь: ЕЛН - LiH, гідрид літію
Завдання № 7
Електроліз 400мл. 6%-ного розчину сульфату міді (II) (щільність 1,02 г / мл) продовжували до тих пір, поки маса розчину не зменшилася на 10г. Визначте масові частки сполук в останньому розчині і маси продуктів, що виділилися на інертних електродах.
Рішення
V р-ра CuSO 4 = 400мл
Δm р-ра = 10г
н.у.
Див. схему реакції електролізу та електронні напівреакції в задачі № 4, частина VII
V р-ра = 400мл
ί m -? m -?
2CuSO 4 + 2H 2 O = 2Сu ↓ + O 2 ↑ + 2H 2 SO 4 (1)
розчин М = 64г/моль М = 32г/моль М = 98 г / моль
М = 160 г / моль Vm = 22,4 л / моль
2 моль 2моль 1 моль 2 моль
1) m р-ра CuSO 4 = V р-ра Ÿ
2)
3) За умовою процес продовжується до тих пір, поки маса не зменшилася на 10г, значить на електродах виділилося 10г речовин - міді і газоподібного кисню.
4) За рівнянням реакції:
Нехай 1 частина продуктів (Cu і О 2) містить х моль речовини,
тоді
5) m (O 2) = 32x, м
m (O 2) = 32x, м m (O 2) + m (Cu) = 10
32 (x) + 64
160x = 10
x = 0,0625
Значить: m (O 2) = 32 г / мольŸ 0,0625 = 2г
m (Cu) = 64 г / мольŸ 2 Ÿ 0,0625 моль = 8г
6) m 1 (H 2 SO 4) =
7)
8) m 1 (H 2 SO 4) = 0,125 моль Ÿ 98 г / моль = 12,25 г
9) m заг. (CuSO 4) = m р-ра CuSO 4 Ÿ
10) m 1 (CuSO 4) =
m 1 (CuSO 4) = 0,125 моль Ÿ 160 г / моль = 20г
11) m надлишку (CuSO 4) = 24,48 - 20г = 4,48 г
12) m р-ра після реакції = m р-ра до реакції - m (Cu; O 2) = 408г - 10г = 398г
13)
14)
Відповідь:
Завдання № 8
При електролізі розчину хлориду металу катіон якого двухзаряден, на катоді виділилося 0,16 г металу. При розчиненні цієї маси металу в концентрованої азотної кислоти виділився бурий газ обсягом 0,112 (н.у.) Визначте склад хлориду і його масу в розчині.
Рішення
II
MeCl2
m (Me) = 0,16 г
m (NO 2) = 0,112 л
н.у.
1) За умовою, на катоді виділяється чистий метал, значить цей метал може перебувати в ряду активності металів «після водню» розчин
MeCl 2 = Ме 2 + + 2Cl - m = 0,16 г
1 2 2 Me 2 + +2
1 лютому 2Cl - - 2
Me 2 + + 2Cl - Me 0 + Cl 0
(H 2 O)
на катоді: Me 2 +, H 2 O (H +)
на аноді: Cl -, H 2 O
2) За умовою реакції (1) не можна однозначно обчислити
ί m = 0,16 г
MeCl = Me ↑ + Cl 2 ↓ (1)
(H 2 O)
m = 0,16 г II V = 0,112 л
Me + 4HNO 3 = Me (NO 3) + 2NO 2 ↑ + 2H 2 O 2 (2)
1 моль (конц.) (за умовою)
Vm = 22,4 л / моль
2 моль
1 2 2 Me 0 +2
2 1 2 NO 3 - + 2Н + +
Me 0 + 2 NO 3 - + 4Н + Me 2 + + 2NO 2 0 + 2H 2 O
+ 2NO 3 - + 2NO 3 -
в-ль; ок-е
ок-ль; в-е
3)
4)
5) M (Me) =
Цей метал - мідь (валентність - II), виділяється на катоді з розчинів солей, з HNO 3 (кінець) реагує з виділенням NO 2, що відповідає умові задачі).
Хлорид металу - CuCl 2 - хлорид міді (II)
6) m (CuCl 2) =
m (CuCl 2) = 0,0025 моль Ÿ 135 г / моль = 0,34 г
Відповідь: CuCl 2; m (CuCl 2) = 0,34 г
Завдання № 9
1000г 5,1% - ного розчину нітрату срібла піддано електролізу, при цьому на катоді виділилося 10,8 г речовини. Потім у електролізер додали 500г 13,5% речовини. Потім у електролізер додали 500г 13,5%-ного розчину хлориду міді (II). Отриманий розчин знову піддали електролізу до виділення на аноді 8,96 л газу (н.у.). Визначте масові частки речовин у кінцевому розчині.
Рішення
mр-ра Ag NO3 = 1000г
= 5,1%
m ( Ag) = 10,8 г
m р-ра (CuCl 2) = 13,5%
V (Cl2) = 8,96 л
н.у.
(В-в) -?
розчин
1) Ag NO 3 = Ag + + NO 3 -
(H 2 O)
4 4 1 Ag + +1
1 квітня 2H 2 O - 4
4Ag + + 2 H 2 O 4Ag 0 + O 2 0 + 4H +
+ 4NO 3 - + 4NO 3 -
на катоді: Ag +, H 2 O
на аноді: NO 3 -, H 2 O
m р-ра = 1000г
ί m = 10,8
4Ag NO 3 + 2H 2 O = 4Ag ↓ + O 2 ↑ + 4HNO 3 (1)
розчин М = 108г/моль
М = 170г/моль
4 моль 4моль
2)
3)
4)
5)
Значить після реакції (1) в розчині залишається 0,2 моль AgNO 3
6) Надлишок AgNO 3 в розчині виступить в реально з доданим розчином
CuCl 2.
m р - ра = 500г
2AgNO 3 + CuCl 2 = 2AgCl ↓ + Cu (NO 3) 2 (2)
2моль М = 135г/моль
1моль
7) За умовою, при електролізі залишився розчину на аноді виділився газ
V = 8,96 л (н.у.)
розчин
CuCl 2 = Cu 2 + + 2Cl -
(H 2 O)
1 2 2 Cu 2 + +2
1 2 2 Cl - - 2
2Cl - + Cu 2 + Cl 2 0 + Cu 0
на катоді: Cu 2 +, H 2 O
на аноді: Cl -, H 2 O
ί V = 8.96л
CuCl 2 = Cu ↓ + Cl 2 ↑ (3)
(H2O - розчин) Vm = 22,4 г / моль М
1 моль
8) З (2):
9)
Þ CuCl 2 - у надлишку
10)
11) З (3):
12)
13) Після всіх процесів в електролізі залишаться Cu (NO 3) - з (2)
m 2 (Cu (NO 3) 2) = 0,1 моль Ÿ 188г/моль = 18,8 г
14) m результат р-ра = m р-ра AgNO 3 + m р-ра CuCl 2 = 1000г + 500г = 1500г
15) m конеч р-ра = m результат р-ра - m 1 (O 2) - m 3 (Cl 2) - m 3 (Cu) - m 1 (Ag) - m 2 (AgCl)
16)
m 1 (O 2) = 0,025 моль Ÿ 32г/моль = 0,8 г; m 1 (Ag) = 10,8 г (за умовою)
17) m 3 (Cl 2) =
m 3 (Cu) =
18) m 2 (Ag Cl) =
19) m конеч р-ра = 1500г - 0,8 г - 28,4 г - 25,6 г - 10,8 г - 28,7 г = 1405,7 м
20)
Відповідь:
VIII. Приклади розв'язання задач на розрахунки за законами електролізу М. Фарадея
Завдання № 1
Через послідовно включені в ланцюг постійного струму розчини
нітрату срібла (I), сульфату міді (II) і хлориду золота (III) пропускали струм силою протягом 20 хв. Розрахуйте маси металів, які осіли на катоді.
Рішення
р-ри Ag NO3
CuSO4
AuCl3
I = 5A
F = 20хв = 1200С
F = 96500 Кл / моль
m (Ag) -?
m (Cu) -?
m (Au) -?
1) Усі метали, катіонами яких утворені дані солі, знаходяться в ряду активності металів «після водню» в ряду активності металів «після водню», значить на катодах буде протікати реакція відновлення тільки металів:
Ag + + 1
Cu + + 2
Au + + 3
2) За формулою об'єднаного закону електролізу:
m (в-ва) =
m (Ag) =
m (Cu) =
m (Au) =
Відповідь: m (Cu) = 2г, m (Ag) = 6,7 г, m (Au) = 4г.
Завдання № 2
Обчислити масу газу, що виділився на аноді при електролізі розчину сірчаної кислоти, производившегося протягом 10 хв при силі струму 1,5 А.
Рішення
р-р H2SO4
F = 10хв = 600С
I = 1,5 A
F = 96 500 Кл / моль
m (O2) -?
1) Див схему реакції електролізу та електронні напівреакції в прикладі № 10 (частина IV). Електроліз розчину сірий кислоти зводиться до електролізу води:
ί
2H 2 O = O 2 ↓ + 2H 2 ↑;
на аноді виділяється кисень: 2H 2 O - 4
значить n = 4
2) m (O 2) =
Відповідь: m (O 2) = 0,075 г
Завдання № 3
При дії постійного струму силою 6,4 А на розплав солі тривалентного металу на катоді протягом 30 хв виділилося 1,07 г металу, а аноді - 1344мл. (Н.у.) газу, відносна щільність пари якого за гелієм становить 17,75. Визначте склад солі, розплав якої піддали електролізу.
Рішення
I = 6,4 A
F = 30хв = 1800с
m (Me) = 1,07 г
V (газу) = 13,44 = 22,4 л (н.у.)
сіль -?
на катоді: Me 3 + + 3
на аноді: -?
1) За умовою: Д Не (газу) = 17,75
Значить, M (газу) = Д Не (газу) Ÿ M (He) = 17,75 Ÿ 4г/моль =
71г/моль = M (Cl 2)
Значить,
на аноді: 2Cl - - 2
2) За формулою об'єднаного закону електролізу:
M (Me) =
M (A1) = 27г/моль Значить, сіль - хлорид амонію
Відповідь: хлорид амонію.
Завдання № 4
При проходженні через розчин сульфату нікелю (II) струму силою 2А маса катода збільшилася на 2,4 м. Розрахуйте час електролізу, якщо вихід по струму дорівнює 0,8.
Рішення
р-р NiSO4
I = 2 A
Δm = 2,4 г
= 0,8
F -?
1) За умовою, маса катода збільшилася, значить, на катоді відновився нікель масою 2,4 г.
m пр (Ni) = 2,4 г; m т (Ni) =
Ni 2 + + 2
2) За формулою об'єднаного закону електролізу:
F
Відповідь: час електролізу становить 4907с.
Приклади розв'язання задач з реакцій електролізу
Завдання № 1
При електролізі 1л розчину хлориду міді (II) на катоді виділилася мідь масою 12,7 м. Обчисліть об'єм газу (н.у.), що виділився на аноді, якщо щільність розчину близька до 1 г / мл.
Рішення
Vр-ра CuCl2 = 1л
1г/мл
m (Cu) = 12,7 г
V (Cl2) -?, Н.у.
розчин CuCl 2 = Cu 2 + +2 Cl -
- |
+ |
на аноді: Cl -, H 2 O
1 2 2
1 2
m = 12,7 г V-?
Cu Cl 2 = Cu ↓ + Cl 2 ↑
розчин М = 64 г / моль Vm = 22,4 л / моль
1 моль 1 моль
1) V (Cl 2) =
2)
V (Cl 2) = 0,198 моль Ÿ 22,4 л / моль =
Відповідь: V (Cl 2) =
Завдання № 2
При електролізі водного розчину нітрату срібла (I) на аноді виділилося 13,44 л кисню (н.у.). Визначте масу виділився на катоді срібла, якщо вихід срібла склало 90% від теоретично можливого, а вихід кисню - кількісний.
Рішення
Vпр (О2) = 13,44 л
(О2) = 100%
(Ag) = 90%
m (Ag) -?
розчин
AgNO 3 = Ag 2 + + NO 3 -
(H 2 O)
- |
+ |
на аноді: NO 3 -, H 2 O
+4 NO 3 - +4 NO 3 -
ί mпр =? Vпр = 13,44 л
4AgNO 3 +2 H 2 O = 4Ag ↓ + O 2 ↑ + 4HNO 3
М = 108 г / моль Vm = 22,4 л / моль
4 моль 1 моль
1)
2)
3) m Т (Ag) = 2,4 моль Ÿ 108 г / моль = 259,2 г; m пр (Ag) = m Т (Ag) Ÿ
4) m пр (Ag) = 259,2 г Ÿ 0,9 = 233,3 г
Відповідь: m пр (Ag) = 233,3 г
Завдання № 3
При електролізі водного розчину хлориду цинку на катоді виділився цинк масою 68,25 г, а на аноді - хлор об'ємом 28,22 л (н.у.). Визначте вихід цинку, якщо вихід хлору склав 90% від теоретично можливого.
Рішення
mпр (Zn) = 68,25 г
Vпр (Cl2) = 28,22 л
(Cl2) = 90%
(Zn) -?
розчин
ZnCl 2 = Zn 2 + +2 Cl -
- |
+ |
на аноді: Cl -, H 2 O
m пр = 68,25 г
ZnCl 2 = Zn ↓ + Cl 2 ↑
(HO2) М = 65 г / моль Vm = 22,4 л / моль
1 моль 1 моль
1)
3)
4)
6)
8)
Відповідь:
Завдання № 4. Визначте масу мідного купоросу, поміщеного в електролізер, якщо при електролізі його водного розчину виділився кисень об'ємом 5,71 (н.у.), вихід якого ставив 85% від теоретично можливого.
Рішення
Vпр (O2) = 5.71л
(Н.у.)
(О2) = 85%
m (CuSO4 5H2O) -?
розчин
CuSO 4 = Cu 2 + + SO 4 2 -
+2 SO 4 2 - + 2SO 4 2 -
- |
на катоді: Cu 2 +, H 2 O
+ |
на аноді: SO 4 -, H 2 O
m =?
M = (CuSO 4 Ÿ5H 2 O) = 250г/моль
2CuSO 4 + 2H 2 O = 2Сu ↓ + O 2 ↑ + 2H 2 SO 4
М = 160 г / моль Vm = 22,4 л / моль
2 моль 1 моль
1) m (CuSO 4 Ÿ5H 2 O) =
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8) m (CuSO 4 Ÿ5H 2 O) = 0,6 моль Ÿ 250 г / моль = 150г
Відповідь:
Завдання № 5
Через електролізер, що містить розчин гідроксиду калію об'ємом 300мл з масовою часткою речовини 22,4% (щільність 1,2 г / мл), пропустили електричний струм. Розрахуйте масову частку гідроксиду калію в розчині після відключення струму, якщо відомо, що на катоді виділився газ об'ємом 89,6 л (н.у.)
Рішення
Vр-ра КОН = 300мл
= 22,4%
= 1,2 г / мл
V (H2) = 89,6 л
н.у.
(КОН) -?
розчин
КОН = К + + OН - (Середа лужна)
(H 2 O)
- |
на катоді: К +, H 2 O
+ |
на аноді:
ί V = 89,6 л
2H 2 O = 2H ↑ + O 2 ↑ (1)
(Р-р КОН) Vm = 22,4 л / моль
2 моль
1)
2) m звичайно. р-ра КОН = m результат. р-ра КОН - m 1 (H 2 O)
3) m 1 (H 2 O) =
m 1 (H 2 O) = 4моль Ÿ 18 г / моль = 72г
4) m результат. р-ра КОН = V р-ра КОН Ÿ
5) m результат. ( КОН) =
6)
Відповідь: після електролізу
Завдання № 6
При електролізі 16г. розплаву деякого з'єднання
водню з одновалентних елементом на аноді виділився водень кількістю речовини 1 моль.
Встановіть формулу речовини, взятого для електролізу.
Рішення
II
m (Ел Н) = 16г
(H2) = 1моль
Ел Н -?
За умовою, водень виділяється на аноді, значить, його іони мають негативний заряд, а шуканий елемент має позитивний заряд. Ясно, що ЕЛН - гідрид.
розплав
- |
на катоді: Ел 1 +
+ |
m = 16г ί
2ЕлН = 2Ел ↓ + Н 2 ↑
розплав 1 моль
2 моль
1) M r (ЕЛН) = (х + 1) а.е.м
2)
3)
4)
5) х +1 = 8
х = 7, А r (Ел) = 7, значить Ел - ліміт
Відповідь: ЕЛН - LiH, гідрид літію
Завдання № 7
Електроліз 400мл. 6%-ного розчину сульфату міді (II) (щільність 1,02 г / мл) продовжували до тих пір, поки маса розчину не зменшилася на 10г. Визначте масові частки сполук в останньому розчині і маси продуктів, що виділилися на інертних електродах.
Рішення
V р-ра CuSO 4 = 400мл
Δm р-ра = 10г
н.у.
Див. схему реакції електролізу та електронні напівреакції в задачі № 4, частина VII
V р-ра = 400мл
ί m -? m -?
2CuSO 4 + 2H 2 O = 2Сu ↓ + O 2 ↑ + 2H 2 SO 4 (1)
розчин М = 64г/моль М = 32г/моль М = 98 г / моль
М = 160 г / моль Vm = 22,4 л / моль
2 моль 2моль 1 моль 2 моль
1) m р-ра CuSO 4 = V р-ра Ÿ
2)
3) За умовою процес продовжується до тих пір, поки маса не зменшилася на 10г, значить на електродах виділилося 10г речовин - міді і газоподібного кисню.
4) За рівнянням реакції:
Нехай 1 частина продуктів (Cu і О 2) містить х моль речовини,
тоді
5) m (O 2) = 32x, м
m (O 2) = 32x, м m (O 2) + m (Cu) = 10
32 (x) + 64
160x = 10
x = 0,0625
Значить: m (O 2) = 32 г / мольŸ 0,0625 = 2г
m (Cu) = 64 г / мольŸ 2 Ÿ 0,0625 моль = 8г
6) m 1 (H 2 SO 4) =
7)
8) m 1 (H 2 SO 4) = 0,125 моль Ÿ 98 г / моль = 12,25 г
9) m заг. (CuSO 4) = m р-ра CuSO 4 Ÿ
10) m 1 (CuSO 4) =
m 1 (CuSO 4) = 0,125 моль Ÿ 160 г / моль = 20г
11) m надлишку (CuSO 4) = 24,48 - 20г = 4,48 г
12) m р-ра після реакції = m р-ра до реакції - m (Cu; O 2) = 408г - 10г = 398г
13)
14)
Відповідь:
Завдання № 8
При електролізі розчину хлориду металу катіон якого двухзаряден, на катоді виділилося 0,16 г металу. При розчиненні цієї маси металу в концентрованої азотної кислоти виділився бурий газ обсягом 0,112 (н.у.) Визначте склад хлориду і його масу в розчині.
Рішення
II
MeCl2
m (Me) = 0,16 г
m (NO 2) = 0,112 л
н.у.
| MeCl 2 -? m (NCl 2) -? |
MeCl 2 = Ме 2 + + 2Cl - m = 0,16 г
- |
на катоді: Me 2 +, H 2 O (H +)
+ |
на аноді: Cl -, H 2 O
2) За умовою реакції (1) не можна однозначно обчислити
ί m = 0,16 г
MeCl = Me ↑ + Cl 2 ↓ (1)
(H 2 O)
m = 0,16 г II V = 0,112 л
Me + 4HNO 3 = Me (NO 3) + 2NO 2 ↑ + 2H 2 O 2 (2)
1 моль (конц.) (за умовою)
Vm = 22,4 л / моль
2 моль
+ 2NO 3 - + 2NO 3 -
в-ль; ок-е
ок-ль; в-е
3)
4)
5) M (Me) =
Цей метал - мідь (валентність - II), виділяється на катоді з розчинів солей, з HNO 3 (кінець) реагує з виділенням NO 2, що відповідає умові задачі).
Хлорид металу - CuCl 2 - хлорид міді (II)
6) m (CuCl 2) =
m (CuCl 2) = 0,0025 моль Ÿ 135 г / моль = 0,34 г
Відповідь: CuCl 2; m (CuCl 2) = 0,34 г
Завдання № 9
1000г 5,1% - ного розчину нітрату срібла піддано електролізу, при цьому на катоді виділилося 10,8 г речовини. Потім у електролізер додали 500г 13,5% речовини. Потім у електролізер додали 500г 13,5%-ного розчину хлориду міді (II). Отриманий розчин знову піддали електролізу до виділення на аноді 8,96 л газу (н.у.). Визначте масові частки речовин у кінцевому розчині.
Рішення
mр-ра Ag NO3 = 1000г
= 5,1%
m ( Ag) = 10,8 г
m р-ра (CuCl 2) = 13,5%
V (Cl2) = 8,96 л
н.у.
(В-в) -?
розчин
1) Ag NO 3 = Ag + + NO 3 -
- |
1 квітня 2H 2 O - 4
+ 4NO 3 - + 4NO 3 -
+ |
на аноді: NO 3 -, H 2 O
ί m = 10,8
4Ag NO 3 + 2H 2 O = 4Ag ↓ + O 2 ↑ + 4HNO 3 (1)
розчин М = 108г/моль
М = 170г/моль
4 моль 4моль
2)
3)
4)
5)
Значить після реакції (1) в розчині залишається 0,2 моль AgNO 3
6) Надлишок AgNO 3 в розчині виступить в реально з доданим розчином
CuCl 2.
m р - ра = 500г
2AgNO 3 + CuCl 2 = 2AgCl ↓ + Cu (NO 3) 2 (2)
2моль М = 135г/моль
1моль
7) За умовою, при електролізі залишився розчину на аноді виділився газ
V = 8,96 л (н.у.)
розчин
CuCl 2 = Cu 2 + + 2Cl -
(H 2 O)
- |
+ |
на аноді: Cl -, H 2 O
ί V = 8.96л
CuCl 2 = Cu ↓ + Cl 2 ↑ (3)
(H2O - розчин) Vm = 22,4 г / моль М
1 моль
8) З (2):
9)
Þ CuCl 2 - у надлишку
10)
11) З (3):
12)
13) Після всіх процесів в електролізі залишаться Cu (NO 3) - з (2)
m 2 (Cu (NO 3) 2) = 0,1 моль Ÿ 188г/моль = 18,8 г
14) m результат р-ра = m р-ра AgNO 3 + m р-ра CuCl 2 = 1000г + 500г = 1500г
15) m конеч р-ра = m результат р-ра - m 1 (O 2) - m 3 (Cl 2) - m 3 (Cu) - m 1 (Ag) - m 2 (AgCl)
16)
m 1 (O 2) = 0,025 моль Ÿ 32г/моль = 0,8 г; m 1 (Ag) = 10,8 г (за умовою)
17) m 3 (Cl 2) =
m 3 (Cu) =
18) m 2 (Ag Cl) =
19) m конеч р-ра = 1500г - 0,8 г - 28,4 г - 25,6 г - 10,8 г - 28,7 г = 1405,7 м
20)
Відповідь:
VIII. Приклади розв'язання задач на розрахунки за законами електролізу М. Фарадея
Завдання № 1
Через послідовно включені в ланцюг постійного струму розчини
нітрату срібла (I), сульфату міді (II) і хлориду золота (III) пропускали струм силою протягом 20 хв. Розрахуйте маси металів, які осіли на катоді.
Рішення
р-ри Ag NO3
CuSO4
AuCl3
I = 5A
F = 20хв = 1200С
F = 96500 Кл / моль
m (Ag) -?
m (Cu) -?
m (Au) -?
1) Усі метали, катіонами яких утворені дані солі, знаходяться в ряду активності металів «після водню» в ряду активності металів «після водню», значить на катодах буде протікати реакція відновлення тільки металів:
2) За формулою об'єднаного закону електролізу:
m (в-ва) =
m (Ag) =
m (Cu) =
m (Au) =
Відповідь: m (Cu) = 2г, m (Ag) = 6,7 г, m (Au) = 4г.
Завдання № 2
Обчислити масу газу, що виділився на аноді при електролізі розчину сірчаної кислоти, производившегося протягом 10 хв при силі струму 1,5 А.
Рішення
р-р H2SO4
F = 10хв = 600С
I = 1,5 A
F = 96 500 Кл / моль
m (O2) -?
1) Див схему реакції електролізу та електронні напівреакції в прикладі № 10 (частина IV). Електроліз розчину сірий кислоти зводиться до електролізу води:
ί
2H 2 O = O 2 ↓ + 2H 2 ↑;
на аноді виділяється кисень: 2H 2 O - 4
значить n = 4
2) m (O 2) =
Відповідь: m (O 2) = 0,075 г
Завдання № 3
При дії постійного струму силою 6,4 А на розплав солі тривалентного металу на катоді протягом 30 хв виділилося 1,07 г металу, а аноді - 1344мл. (Н.у.) газу, відносна щільність пари якого за гелієм становить 17,75. Визначте склад солі, розплав якої піддали електролізу.
Рішення
I = 6,4 A
F = 30хв = 1800с
m (Me) = 1,07 г
V (газу) = 13,44 = 22,4 л (н.у.)
сіль -?
на аноді: -?
1) За умовою: Д Не (газу) = 17,75
Значить, M (газу) = Д Не (газу) Ÿ M (He) = 17,75 Ÿ 4г/моль =
71г/моль = M (Cl 2)
+ |
2) За формулою об'єднаного закону електролізу:
M (Me) =
M (A1) = 27г/моль Значить, сіль - хлорид амонію
Відповідь: хлорид амонію.
Завдання № 4
При проходженні через розчин сульфату нікелю (II) струму силою 2А маса катода збільшилася на 2,4 м. Розрахуйте час електролізу, якщо вихід по струму дорівнює 0,8.
Рішення
р-р NiSO4
I = 2 A
Δm = 2,4 г
= 0,8
F -?
1) За умовою, маса катода збільшилася, значить, на катоді відновився нікель масою 2,4 г.
m пр (Ni) = 2,4 г; m т (Ni) =
2) За формулою об'єднаного закону електролізу:
F
Відповідь: час електролізу становить 4907с.