Уравнение електролиза разтвора на натриев разтворител. Решаване на химически задачи към закона на Фарадей в хода на гимназията
Които тече под действието на електрически ток върху електродите, потопени в разтвор или електролитна стопилка.
Има два вида електроди.
Анод окисление.
Катод - това е електрод, на който се случва възстановяване. Анионите се стремят да аноди, тъй като има положителен заряд. Стремеж към катедрата, защото се начислява негативно и, според законите на физиката, вариращите обвинения са привлечени. Във всеки електрохимичен процес присъстват и двата електрода. Устройството, в което се извършва електролизата, се нарича електролизер. Фиг. един.
Количествените характеристики на електролизата се изразяват от два закона на Фарадей:
1) масата на веществото, която се освобождава върху електрода, е пряко пропорционална на количеството електричество, преминало през електролита.
2) с различна електролиза химични съединения Същите количества електроенергия се изолират върху електродите на масата на веществата, пропорционални на техните електрохимични еквиваленти.
Тези два закона могат да бъдат комбинирани в едно уравнение:
където м. - маса на освободеното вещество, R;
н. - броя на електроните, преносими в процеса на електрода;
Е. - брой на Фарадей ( Е.\u003d 96485 cl / mol)
I. - текуща сила и;
t. - време, c;
М. - Моларна маса на освободеното вещество, g / mol.
С електролиза водни решения Електродните процеси се усложняват от конкуренцията на йони (водните молекули също могат да участват в електролиза). Възстановяването на катода се дължи на положението на метала в редица стандартни електродни потенциали.
Метални катиони, в които стандартният електроден потенциал е по-голям от този на водород (от CU2 + до AU3 +), с електролиза, почти напълно възстановена на катода. Me n + nē → me метални катиони с малка стойност на стандартния потенциал на електрода (Li2 + до al3 + включително) не се възстановяват в катода, а водните молекули се възстановяват вместо това. 2Н2О + 2 → Н2 + 2ОН-метални катиони, имащи стандартен потенциал на електрода по-малък, отколкото в водород, но повече от алуминий (от MN2 + BC), по време на електролизата върху катода се възстановява едновременно с водни молекули. Me N + Net → Me 2H2o + 2ē → Н2 + 2ОН - в присъствието на няколко катиони в разтвор, катионите на най-малкия активен метал се възстановяват предимно на катода.
Пример натриев сулфат (Na2S04)
NA2SO4↔ 2NA ++ SO42-
катод: 2H2O + 2E → H2 + 2OH-
анод: 2H2O - 4E → O2 + 4H +
4HOH - 4H + → 4H2O
Електролиза меле Получават се много реактивни метали. Когато се образуват дисоциация на натриев сулфат, натриев и сулфат йонсулфат.
Na2S04 → 2NA + + SO42-
- Натрий се откроява на катода:
Na + + 1 e- → na
- кислород и сяра оксид (VI) се освобождава на анода:
2so42- - 4 E- → 2SO3 + O2
- общото йонно уравнение на реакцията (уравнението на катодното е разтопено с 4)
4 Na + + 2SO42- → 4 Na 0 + 2SO3 + O2
- Обща реакция:
4 Na2S044 Na + 2SO3 + O2
Електролиза на топене
За да се получат високо активни метали (натрий, алуминий, магнезий, калций и др.), Електролизата на стопилки или оксиди се използва, за да се взаимодейства с вода;
1. Електролиза на меден хлорид (II) стопилка.
Електродните процеси могат да бъдат изразени с полу-ресурси:
на катода K (-): CU 2+ + 2E \u003d CU 0 - възстановяване на катод
на анод А (+): 2С1 - - 2Е \u003d С12 - анодно окисление
Общата реакция на електрохимичното разлагане на веществото е сумата от два електродни полу-ресурса и за меден хлорид, той ще бъде изразен от уравнението:
Cu 2+ + 2 cl - \u003d cu + cl 2
С електролиза на основи и соли на оксокослот на анода, кислородът се освобождава:
4OH - - 4E \u003d 2H2O + O2
2so 4 2- - 4E \u003d 2SO 3 + O 2
2. електролиза на калиев хлорид:
Електролизни решения
Комбинация от редокс реакции, които продължават върху електродите в разтвори или електролит, когато преминават през тях електрически ток, Наречена електролиза.
В катода "-" източник на ток, процесът на предаване на електрони чрез катиони от разтвор или стопилка, така че катодът е "редуциращ агент".
На анода "+" има връщане на електрони от аниони, така че анодът е "окислител".
Когато електролизата могат да се появят и двата конкурентни процеси на анода и на катода.
При извършване на електролиза, използвайки инертен (неподходящ) анод (например графит или платина), като правило, два оксидативни и два процеса на рехабилитация се конкурират:
Върху анода - окисляване на аниони и хидроксидни йони,
В катода - възстановяване на катиони и водородни йони.
При извършване на електролиза, използвайки активния (консумиран) анод, процесът е сложен и конкурентните реакции на електродите са:
Върху анода - окисляването на аниони и хидроксидни йони, анодното разтваряне на метала - анодния материал;
В катода - възстановяване на катион на сол и водородни йони, възстановяването на метални катиони, получени чрез разтваряне на анода.
При избора на най-вероятния процес на анода и катода, той трябва да бъде пристъпен от позицията, за която ще се получи реакцията, за която се изисква най-ниската енергия. В допълнение, за да изберете най-вероятния процес на анод и катод с електролиза на разтвори на соли с инертен електрод, следните правила използват:
1. На анода могат да се формират следните продукти:
а) по време на електролиза на разтвори, съдържащи в състава му SO 4 2-, NO-3, PO4 3-, както и алкални разтвори, водата се окислява и се освобождава кислород;
A + 2H2O - 4E - \u003d 4H + + O2
б) по време на окисляването на аните на С1-, WR -, I, хлор, бром, йод се отличава;
A + cl - + e - \u003d cl 0
2. Следните продукти могат да бъдат оформени върху катода:
а) с електролизата на разтвори на соли, съдържащи йони, разположени в ред напрежения, ляво AL 3+, водата се възстановява върху катода и се различава водород;
K - 2H2O + 2E - \u003d H2 + 2OH -
б) ако метален йон е разположен в ред напрежения вдясно от водород, тогава металът се освобождава на катода.
K - me n + + ne - \u003d me 0
в) с електролиза на разтвори на соли, съдържащи йони, разположени в ред напрежение между Al + и H +, се освобождават на катода, както на възстановяване на катиони и водород.
Пример: Електролиза на воден сребърен нитрат върху инертни електроди
Дисоциация на сребърен нитрат:
AGNO 3 \u003d AG + + NO 3 -
При електролизата на водния разтвор на agno 3 върху катода се възстановява възстановяването на Ag + йони, а на анод - окисление на водните молекули:
Катод: Ag + + e \u003d a g
Анод: 2N 2 O - 4E \u003d 4N + + O 2
Общо уравнение: __________________________________________
4 + 2N 2 O \u003d 4AG + 4NNO 3 + O 2
Правят електрически схеми на водни разтвори: а) меден сулфат; б) магнезиев хлорид; в) калиев сулфат.
Във всички случаи електролизата се извършва с помощта на въглищни електроди.
Пример: Електролиза на воден разтвор на мед хлорид върху инертни електроди
Изключване на медния хлорид:
CUCL 2 ↔ CU 2+ + 2CL -
В разтвора има йони от 2+ и 2СЛ -, които под действието на електрически ток се изпращат до съответните електроди:
Катод - cu 2+ + 2e \u003d cu 0
Anode + 2Cl - - 2E \u003d Cl 2
_______________________________
CUCL 2 \u003d CU + CL 2
Метал мед се освобождава върху катод, хлорен газообразен газ на анода.
Ако в разглеждания пример за електролизата на разтвора на CUCL 2 като анод за приемане на медна плоча, тогава медта се освобождава върху катода и върху анода, където се появяват окислителни процеси, вместо да се изпускат йони, Cl 0 и. \\ T Хлорът е изхвърлен окисление на анода (мед).
В този случай разтварянето на самия анод се разтваря и под формата на йони Cu 2+, той преминава в разтвора.
Електролиза CuCl 2 с разтворим анод може да бъде записан, както следва:
Разтворите на електролиза на соли с разтворим анод се свеждат до окисляването на материала на анода (неговото разтваряне) и е придружен от прехвърлянето на метал от анода към катода. Този имот се използва широко при рафиниране (почистване) на метали от замърсяване.
Пример: Електролиза на воден разтвор на магнезиев хлорид върху инертни електроди
Дисоциация на магнезиев хлорид във воден разтвор:
MGCL 2 ↔ mg 2+ + 2SL -
Магнезиевите йони не могат да бъдат възстановени във воден разтвор (вода се възстановява), хлоридните йони се окисляват.
Схема за електролиза:
Пример: Електролиза на водния разтвор на меден сулфат върху инертни електроди
В разтвор, меден сулфат, дисоциати на йони:
Suso 4 \u003d CU 2+ + SO 4 2-
Медните йони могат да бъдат възстановени върху катода във воден разтвор.
Сулфатни йони във воден разтвор не се окисляват, така че окислението на водата ще тече върху анода.
Схема за електролиза:
Електролиза на водна сол на активна метална сол и кислородна киселина (K2S04) върху инертни електроди
Пример: Дисоциация на калиев сулфат във воден разтвор:
K 2 SO 4 \u003d 2K + + SO 4 2-
Касалий и сулфатни йони не могат да бъдат освободени върху електроди във воден разтвор, следователно възстановяването ще тече върху катода и окислението на водата върху анода.
Схема за електролиза:
или, като се има предвид, че 4N + + 4ON - \u003d 4N 2O (проведено с разбъркване),
H2O 2H2 + O2
Ако преминавате електрически ток през воден разтвор на сол на активен метал и кислородната киселина, тогава нито металните катиони, нито йони на киселинния остатък не се изхвърлят.
Водородът се отличава с катода и анодът е кислород и електролизата се редуцира до електролитно разпадане на водата.
Електролизата на натриев хидроксид
Електролизата на водата винаги се извършва в присъствието на инертен електролит (за увеличаване на електрическата проводимост на много слаб електролит - вода):
Faraday Law.
Зависимостта на количеството на веществото, образувано при действието на електрически ток, текущата, текущата и естеството на електролита може да бъде установена въз основа на обобщения закон на Фарадей:
където m е масата на веществото, образувано при електролиза (g);
Е - еквивалентна маса на веществото (g / mol);
M - моларна маса вещество (g / mol);
n е броят на девалвираните или получените електрони;
I - ток (а); Т - продължителност на процеса (C);
F - Faraday Constant, която характеризира количеството на електроенергията, необходима за освобождаване на 1 еквивалентна маса на веществото (F \u003d 96,500 cl / mol \u003d 26.8 AH / mol).
Хидролиза на неорганични съединения
Взаимодействието на водни соли с вода, водеща до образуването на молекули от слаб електролит, се нарича хидролиза на соли.
Ако разглеждаме солта като продукт неутрализация на продукт с киселина, тогава солите могат да бъдат разделени на четири групи, за всеки от които хидролизата ще тече по свой собствен начин.
1. Сол, образувана от силната основа и силната киселина KBR, NaCl, нано 3), няма да бъде подложена на хидролиза, тъй като в този случай слаби електролит Не са формирани. Реакцията на средата остава неутрална.
2. В сол, образувана от слаба основа и силна киселина FECl2, NH4C1, ал2 (S04) 3, MgS04), катирането се подлага на хидролиза:
FECL 2 + HOH → FE (OH) CL + HCL
Fe2 + + 2Cl - + H + + OH - → FEOH + + 2CI - + H +
В резултат на хидролиза, са оформени слаби електролити, Н + йон и други йони. РН решение< 7 (раствор приобретает кислую реакцию).
3. Сол, образувана от силна основа и слаба киселина (KCLO, K2 Si03, Na2C03, СНЗСОНА) се подлага на хидролиза върху аниона, което води до слаб електролит, йон хидроксид и други йони.
K 2 Sio 3 + Noh → Khsio 3 + Kon
2k + + Si0 3 2- + N + + OH - → NSIO 3 - + 2K + + IT -
рН на такива разтвори\u003e 7 (разтворът придобива алкална реакция).
4. Сол, образувана от слаба основа и слаба киселина (СНз Сонн 4, (NN4) 2C03, Al 2 S3) е хидролизиран от катионата и с анион. В резултат се образуват малодиантска база и киселина. РН на разтворите на такива соли зависи от относителната сила на киселина и основа.
Алгоритъм за писане на уравнения на хидролиза на слаба киселинна сол и силическа основа
Има няколко варианта на солената хидролиза:
1. Хидролиза на соли на слаба киселина и силна основа: (СН3 Коон, KCN, Na2C03).
Пример 1. Хидролиза на натриев ацетат.
или СНЗО - + Na + + Н20 ↔ CH3 COOH + Na + + OH -
CH3 COO - + Н20 ↔ CH3 COOH + OH -
Тъй като оцетната киселина се дисоциира слабо, ацетатният йон свързва Н + йон, а равновесието на дисоциацията на водата се измества вдясно съгласно принципа на Le Chatel.
ОН йони се натрупват в разтвор - (рН\u003e 7)
Ако солта се образува от много по-силна киселина, тогава хидролизата става стъпки.
Например, хидролиза на карбонат: Na2C03
I Стъпка: CO 3 2- + H2O ↔ HCO 3 - + OH -
Етап II: HCO 3 - + Н20 ↔ H2CO3 + OH -
Na2C03 + Н20 \u003d NaHC03 + NaOH
Практическата стойност обикновено има само процес, който е на първия етап, който обикновено се ограничава до оценката на хидролизата на солите.
Равновесието на хидролиза на втория етап е значително смесено вляво в сравнение с равновесието на първия етап, тъй като на първия етап се образува по-слаб електролит (HCO3-), отколкото на втория (Н203).
Пример 2. Хидролиза на рубидиен ортофосфат.
1. Определете вида на хидролизата:
RB 3 PO 4 ↔ 3RB + + + Порно 4 3–
Рубидиев алкален метал, неговият хидроксид е силна основа, фосфорна киселина, особено на третия етап на дисоциация, който отговаря на фосфатната образуване е слаба киселина.
Има хидролиза на аниона.
PO 3-4 + H-OH ↔ HPO 2-4 + OH -.
Продуктите са хидрофосфатни и хидроксидни йони, средно-алкален.
3. Направете молекулярно уравнение:
RB 3 PO 4 + Н20 ↔ RB 2 HPO 4 + RBOH.
Получена кисела сол - рубидиев хидралфосфат.
Алгоритъм за писане на уравнения на хидролиза на солокиселинна хидролиза и слаба основа
2. Хидролиза на соли на силна киселина и слаба основа: NH4NO3, ALCL 3, FE2 (S04) 3.
Пример 1. Хидролиза на амониев нитрат.
NH 4 + + NO 3 - + Н20 ↔ NH4OH + No 3 - + Н +
NH 4 + + Н20 ↔ NH4OH + H +
В случай на заредена катион, хидролизата се проявява, например:
I стъпка: cu 2+ + hoh ↔ cuoh + + h +
Етап II: CUOH + + HOH ↔ CU (OH) 2 + H +
CUL 2 + H2O \u003d CUOHCL + HCL
В същото време, концентрацията на водородните йони и рН на средата в разтвора се определя главно от първия етап на хидролизата.
Пример 2. Хидролиза на меден сулфат (II)
1. Определете вида на хидролизата. На този етап е необходимо да се напише уравнението за дисоциация на солта:
CUSO 4 ↔. Cu. 2+ + SO 2-4.
Солта се образува чрез катион на слаба основа (подчертаване) и анион на силна киселина. В катицата има хидролиза.
2. Ние пишем уравнение на йонна хидролиза, ние определяме околната среда:
CU 2+ + H-OH ↔ CUOH + + H +.
Оформя се катионът на хидроксид (II) и водороден йон, средата е кисела.
3. Направете молекулярно уравнение.
Трябва да се има предвид, че съставянето на такова уравнение е някаква формална задача. От положително I. отрицателни частициВ решението ние представляваме неутрални частици, които съществуват само на хартия. В този случай, ние можем да формираме формула (CUOH) 2 SO 4, но за това нашето йонно уравнение трябва да умрем умствено два.
Получаваме:
2Cuso 4 + 2H20 ↔ (CUOH) 2S04 + H2S04.
Моля, обърнете внимание, че реакционният продукт се отнася до група от основни соли. Имената на основните соли, както и средните имена, трябва да бъдат направени от имената на аниона и катиона, в този случай солта ще се нарича "хидроксиран сулфат (II)."
Алгоритъм за писане на уравнения на хидролиза реакции на слаба киселинна сол и слаба основа
3. Хидролиза на слаби киселинни соли и слаба основа:
Пример 1. Хидролиза на амониев ацетат.
CH3 COO - + NH4 + + Н20 ↔ CH3 COOH + NH4OH
В този случай се образуват две малки съединения, а рН на разтвора зависи от относителната сила на киселината и основата.
Ако продуктите на хидролиза могат да бъдат отстранени от разтвора, например, под формата на утайка или газообразно вещество, след това хидролизата отнема до края.
Пример 2. Хидролиза на алуминиевата сулфид.
Al 2 S 3 + 6H2O \u003d 2AL (ON) 3 + 3H2S
2A L 3+ + 3 S 2- + 6H2O \u003d 2AL (ON) 3 (утайка) + Zn 2S (газ)
Пример 3. Алуминиева ацетатна хидролиза
1. Определете вида на хидролизата:
Al (CH3 COO) 3 \u003d Ал 3+ + 3Грънчарство 3 COO. – .
Солта се формира чрез катион на слаба основа и аниони на слаба киселина.
2. Ние пишем уравнения на йонни хидролиза, определяме околната среда:
AL 3+ + H-OH ↔ Aloh 2+ + H +,
CH3 COO - + Н-ОН ↔ СН3СООН + ОН -.
Като се има предвид, че алуминиевият хидроксид е много слаба основа, предполагам, че хидролизата на катирането ще пристъпи в по-голяма степен от аниона. Следователно, в разтвора ще има излишък от водородни йони и средата ще бъде кисела.
Не се опитвайте да изготвите пълно уравнение на отговора тук. И двете реакции са обратими, никой не е свързан помежду си и това сумиране е безсмислено.
3. Направете молекулярно уравнение:
Al (CH3COO) 3 + Н20 \u003d Алох (СНЗОК) 2 + СН3СООН.
Това е и официално упражнение, за обучение в съставянето на солни формули и тяхната номенклатура. Получената сол се нарича ацетатен хидроксиал.
Алгоритъм за писане на уравнения на хидролиза на соловата хидролиза и силна основа
4. Соли, образувани от силна киселина и силна основа, хидролизата не се подлагат, защото Единственото плъзгащо се съединение е Н20
Солта на тежка киселина и силна основа не се подлага на хидролиза и неутрален разтвор.
Решаване на химически задачи
до закона Фарадей
гимназия
Авторски дизайн
Сред многобройните различни химически задачи, тъй като практиката на преподаване в училище показва, най-големите трудности причиняват задачи, които в допълнение към твърдите химически знания е необходимо да се притежава материалът на курсовете на физиката. И въпреки че не във всяка гимназия се обръща внимание на решението на най-малко най-простите задачи, използващи познанията по два курса - химия и физика, задачите от този тип понякога се срещат на входни изпити в университетите, където химията е профилиране дисциплина. И следователно, без да не се подчиняват на задачите на този тип в уроците, учителят може неволно да лиши ученика си за допускане в университета по химическа специалност.
Дизайнът на този автор съдържа над двадесет задачи, по един или друг начин, свързан с темата "Електролиза". За да се решат проблемите от този тип, е необходимо не само да се знае темата "електролиза" на училищния курс на химията, но и знаят закона на Фарадей, който е проучен в училищния курс на физиката.
Може би тази селекция от задачи няма да се интересува от абсолютно всички ученици в класната стая или всичко е на разположение. Въпреки това, задачите от този тип се препоръчват да разглобяват с група от заинтересовани студенти в кръг или допълнителен урок. Безопасно е да се отбележи, че задачите от този тип са сложни и поне не са типични за училищния ход на химията (това е средно училище) и следователно задачите от този вид могат да бъдат включени безопасно в възможностите на училището или област химическа олимпиада за 10 или 11 класа.
Наличието на подробно решение за всяка задача прави развитието на ценна помощ, особено за начинаещите учители. След като нарушават няколко задачи с ученици по незадължителен урок или кръг от клас А, творческият работещ учител със сигурност ще опита няколко подобни задачи към къщата и ще се възползва от това развитие в процеса на проверка на домашното, което значително ще спести безценно време на учителите.
Теоретична информация за проблема
Химична реакцияТечаща под действието на електрически ток върху електроди, поставени в разтвор или стол на електролита, се наричат \u200b\u200bелектролиза. Помислете за пример.
В чаша при температура от около 700 ° С, топенето на натриев хлорид NaCl е потопен, електродите са потопени в него. Преди преминаване през топенето на електрическия ток, Na + и Cl йони - те се движат на случаен принцип, когато се прилага електрическият ток, движението на тези частици става подредено: Na + йони се втурват към отрицателно зареден електрод, и Cl йони - до положително зареден електрод.
И той - Заредена атома или група от атоми с такса.
Каприз - положително заредена йон.
Анион - отрицателно заредена йон.
Катод - отрицателно зареден електрод (положително заредени йони се движат към ите - катиони).
Анод - положително таксуван електрод (отрицателно заредените йони се движат към нея - аниони).
Натриев хлорид стопил електролиза на платинени електроди
Обща реакция:
Електролиза на воден разтвор на натриев хлорид върху въглищните електроди
Обща реакция:
или в молекулярна форма:
Електролиза на воден разтвор на мед (II) хлорид при въглищни електроди
Обща реакция:
В електрохимичния ред на активността на металите, медът е прав с право на водород, така че медта ще бъде възстановена върху катода и хлорът ще бъде окислен върху анода.
Електролиза на воден разтвор на натриев сулфат върху платинени електроди
Обща реакция:
По същия начин се появява електролизата на водния разтвор на калиев нитрат (платинени електроди).
Електролиза на цинков сулфат воден разтвор върху графитни електроди
Обща реакция:
Електролиза на воден разтвор на желязо (III) нитрат върху платинени електроди
Обща реакция:
Електролиза на водния разтвор на сребърен нитрат върху платинени електроди
Обща реакция:
Електролиза на алуминиев сулфат воден разтвор върху платинени електроди
Обща реакция:
Електролиза на водния меден сулфат върху медни електроди - електрохимично рафиниране
Концентрацията на CUSO 4 в разтвора остава постоянна, процесът се намалява до прехвърлянето на анодния материал към катода. Това е същността на процеса на електрохимично рафиниране (производство на чист метал).
Когато изготвяте електрическите вериги на определена сол, трябва да запомните това:
- метални катиони с по-голям стандартен електроден потенциал (PEP), отколкото в водород (от мед до златно приобщаване), като електролизата почти напълно възстановена на катода;
- метални катиони с малки септември (от литий до алуминиев включително) не се възстановяват в катода, а вместо тях се възстановяват водните молекули за водород;
- метални катиони, в които стойностите на СЕП са по-малки, отколкото в водород, но повече от алуминий (от алуминий за водород), по време на електролизата върху катода се възстановява едновременно с вода;
- ако водният разтвор съдържа смес от катиони с различни метали, например Ag +, Cu 2+, Fe2+, тогава среброто ще бъде възстановено в тази смес, след това мед и последното - желязо;
- върху неразтворим анод в процеса на електролиза, възникват аниони или водни молекули, а анионите S 2-, I -, Br -, CI - се окисляват лесно;
- ако аните са в решението кислородни киселини ,,,, на анода, водните молекули се окисляват до кислород;
- Ако анодът е разтворим, след това с електролизата тя е окисление, т.е. тя изпраща електрони в външна верига: при връщането на електрони, равновесието се измества между електрода и разтвора и анод се разтваря.
Ако само тези, които отговарят на общото уравнение, са отделени от целия ред на електродни процеси.
М. z.+ + ze. \u003d M,
че получаваме редица метали за напрежение. В тази серия винаги се поставя водород, което дава възможност да се видят кои метали могат да проявяват водород от водните разтвори на киселини и които не са (таблица).
Таблица
Редица метали за напрежение
| Уравнението Електрод Процес |
Стандарт Електрод Потенциален пласт 25 ° С, в |
Уравнението Електрод Процес |
Стандарт Електрод потенциал при 25 ° С, в |
|---|---|---|---|
| Li + + 1 д. \u003d Li 0. | –3,045 | CO 2+ + 2 д. \u003d CO 0. | –0,277 |
| RB + + 1 д. \u003d RB 0. | –2,925 | Ni 2+ + 2 д. \u003d Ni 0. | –0,250 |
| К + + 1 д. \u003d K 0. | –2,925 | SN 2+ + 2 д. \u003d SN 0. | –0,136 |
| CS + + 1 д. \u003d CS 0. | –2,923 | PB 2+ + 2 д. \u003d Pb 0. | –0,126 |
| СА 2+ + 2 д. \u003d Ca 0. | –2,866 | Fe 3+ + 3 д. \u003d Fe 0. | –0,036 |
| Na + + 1 д. \u003d Na 0. | –2,714 | 2h + + 2 д. \u003d H 2. | 0 |
| Mg 2+ + 2 д. \u003d Mg 0. | –2,363 | BI 3+ + 3 д. \u003d BI 0. | 0,215 |
| Al 3+ + 3 д. \u003d Al 0. | –1,662 | Cu 2+ + 2 д. \u003d Cu 0. | 0,337 |
| Ti 2+ + 2 д. \u003d Ti 0. | –1,628 | Cu + +1. д. \u003d Cu 0. | 0,521 |
| Mn 2 + + 2 д. \u003d Mn 0. | –1,180 | HG 2 2+ + 2 д. \u003d 2Hg 0. | 0,788 |
| CR 2+ + 2 д. \u003d Cr 0. | –0,913 | AG + + 1 д. \u003d 0. | 0,799 |
| Zn 2 + + 2 д. \u003d Zn 0. | –0,763 | Hg 2+ + 2 д. \u003d Hg 0. | 0,854 |
| CR 3+ + 3 д. \u003d Cr 0. | –0,744 | Pt 2+ + 2 д. \u003d Pt 0. | 1,2 |
| Fe 2+ + 2 д. \u003d Fe 0. | –0,440 | AU 3+ + 3 д. \u003d Au 0. | 1,498 |
| CD 2+ + 2 д. \u003d CD 0. | –0,403 | AU + + 1 д. \u003d Au 0. | 1,691 |
В по-проста форма, редица метални напрежения могат да бъдат представени, както следва:
За да се реши по-голямата част от предизвикателствата към електролизата, се изисква познаване на закона на Фарадей, чийто формула е показано по-долу:
м. = М. I. t./(z. Е.),
където м. - Масова маса, която се отличава с електродното вещество, Е. - броя на фасада, равен на 96 485 и C / mol, или 26.8 а Н / mol, \\ t М. - моларна маса на елемента, възстановяващ процеса на електролиза, t. - времето на процеса на електролиза (в секунди), I. - текуща сила (в ампери), z. - броя на електроните, участващи в процеса.
Условия за задачи
1. Каква е масата на никел в процеса на електролиза на разтвор на нитрат Nitrate за 1 час при ток от 20 A?
2. С каква сила на тока е необходимо да се извърши процеса на електролиза на сребърен нитрат разтвор, за да се получи 0.005 kg чист метал за 10 часа?
3. Каква медна маса се медиира с електролизата на топенето на меден хлорид (II) в продължение на 2 часа при ток от 50 а?
4. За това време процесът на електролиза на водния разтвор на цинков сулфат трябва да се извърши при ток от 120 А, за да се получи 3.5 g цинк?
5. Каква е масата на желязото в процеса на електролиза на железен (III) сулфат разтвор при текущата 200 и за 2 часа?
6. С каква сила на тока е необходимо да се извърши процеса на електролиза на меден нитрат (II), за да се получи 200 g чист метал в продължение на 15 часа?
7. Защото е необходимо да се извърши електролизата на електролизата на железния хлорид (II) при ток от 30 А, за да се получат 20 g чисто желязо?
8. С каква сила на тока е необходимо да се извърши процес на електролиза на живачния нитрат (II), за да се получи 0.5 kg чист метал за 1,5 часа?
9. С каква сила на тока е необходимо да се извърши процеса на електролиза на натриев хлорид, за да се получат 100 g чист метал в продължение на 1.5 часа?
10. Стопенето на калиев хлорид се подлага на електролиза в продължение на 2 часа при ток от 5 А. Полученият метал взаимодейства с вода с тегло 2 kg. Каква концентрация на алкален разтвор се оказа?
11.
Колко грама от 30% разтвор на солна киселина ще бъдат необходими за пълно взаимодействие с желязо, получено в електролиза на желязо (III) сулфат разтвор за 0.5 часа с текуща мощност
10 e?
12. В процеса на електролиза на топенето на алуминиев хлорид, проведен в продължение на 245 минути при ток от 15 А, се получава чист алуминий. Колко грама желязо могат да бъдат получени чрез алуминиран метод, когато взаимодействието на тази маса от алуминий с железен оксид (III)?
13. Колко милилитра от 12% разтвор на плътност от 1.111 g / ml са необходими за взаимодействие с алуминий (с образуването на калиев тетрахидроксилума), получен чрез електролиза на разтвор на алуминиев сулфат в продължение на 300 минути при ток от 25 A?
14. Колко милилитра от 20% разтвор на плътност на сярна киселина от 1.139 g / ml ще бъдат необходими за взаимодействие с цинк, получен чрез електролиза на цинков сулфат за 100 min при ток от 55 E?
15. Какъв обем азотен оксид (IV) (N.U) ще доведе до взаимодействие на излишък от гореща концентрирана азотна киселина с хром, получен чрез електролиза на разтвор на хром сулфат (III) за 100 минути при ток от 75 e?
16. Какъв обем азотен оксид (II) (N.U) ще взаимодейства с взаимодействието на излишън разтвор на азотна киселина с мед, получен чрез електролиза на топенето на меден хлорид (II) за 50 минути при ток от 10.5 e?
17. За кога е необходимо да се извърши електролизата на стопяването на железен хлорид (II) при ток от 30 a, за да се получи необходимото желязо пълно взаимодействие CO 100 g 30% разтвор на солна киселина?
18. Защото е необходимо да се извърши електролиза на никелов нитрат при ток от 15 а, за да се получи никел, който е необходим за пълно взаимодействие с 200 g 35% разтвор на сярна киселина при нагряване?
19. Стопенето на натриев хлорид се подлага на електролиза при ток от 20 ° С в продължение на 30 минути и стопяването на калиев хлорид се подлага на електролиза в продължение на 80 минути при ток от 18 а. И двата метала се разтварят в 1 kg вода. Намерете концентрация на алкали в получения разтвор.
20.
Магнезий, получен чрез електролиза на стопяване на магнезиев хлорид за 200 min с текуща сила
10 А се разтваря в 1,5 литър 25% разтвор на сярна киселина с плътност 1,178 g / ml. Намерете концентрацията на магнезиев сулфат в получения разтвор.
21. Цинк, получен чрез електролиза на цинков сулфат разтвор за 100 min с текуща сила
17 а, разтворен в 1 ul 10% разтвор на сярна киселина с плътност 1,066 g / ml. Намерете концентрацията на цинковата сулфат в получения разтвор.
22. Желязо, получено чрез електролиза на стопяването на железен хлорид (III) в продължение на 70 минути при ток от 11 А, се превръща в прах и се потапя в 300 g 18% сулфатен разтвор на мед (II). Намерете маса от мед, която падна в седимента.
23.
Магнезий, получен чрез електролиза на магнезиев хлорид се стопява за 90 min при текущата сила
17 а, потопено в разтвор на солна киселина, взет в излишък. Намерете обема и количеството на хидрогенност (n.u.).
24. Алуминиевият сулфат разтвор се подлага на електролиза в продължение на 1 час при ток от 20 А. Колко грама от 15% от разтвора на солна киселина ще бъдат необходими за пълно взаимодействие с получения алуминий?
25. Колко кислород и въздушни литра (n.u.) ще бъдат необходими за завършване на магнезиевото изгаряне, получено чрез електролиза на стопяването на магнезиев хлорид в продължение на 35 минути при ток 22 А?
За отговори и решения вижте следните помещения.
Министерство на образованието на Руската федерация
Владимир държавен университет
Катедра по химия и екология
Лабораторна работа номер 6
Електролиза
Кабели студентска група MTS - 104
Сазонова Е.В.
Grishina e.p.
Владимир 2005.
Цел на работа.
Кратка теоретична администрация.
Устройства и реагенти.
Напредък на работата, наблюдение, реакционни уравнения.
Цел на работа.
Мощност Електролизата на различни разтвори е да се направят подходящи уравнения на реакциите.
Кратка теоретична администрация
Електролиза - Редокс процеси, протичащи върху електроди при преминаване на постоянен електрически ток чрез разтвор или електролитна стопяща. Електролизата се извършва с използване на източници постоянен ток В устройства, наречени електролизатори.
Катод - електродът, свързан към отрицателния полюс на източника на текущия. Анод - електрод, свързан към положителен полюс. На анода се осъществява окислителна реакция, върху катода - възстановяване.
Процесите на електролиза могат да преминават с разтворим или неразтворим анод. Метал, от който анодът е направен пряко включен в окислителната реакция, т.е. Дава електрони и под формата на йони преминават към разтвор или електролитна стопилка.
Самите неразтворими аноди не са пряко ангажирани в окислителния процес, но са само носители на електрони. Като неразтворими аноди, графит, инертни метали, като платина, иридий и други, могат да бъдат използвани върху неразтворими аноди, реакцията на окисление на всяко редуциращо средство е в разтвор.
Когато реакцията на катода е характерна, трябва да се има предвид, че последователността на оползотворяване на метални йони зависи от положението на метала в ред напрежения и върху концентрацията им в разтвора., Ако има две или повече Метални йони в разтвора, тогава металните йони се възстановяват, което има по-положителен потенциал. Ако потенциалите на два метали са близо, тя се наблюдава съвместно освобождаване на два метала, т.е. Оформената сплав. В разтвори, съдържащи алкални и алкални земни йони, само водородът се подчертава в катода при електролиза.
Инструменти и реагенти
Текущ токоизправител; амперметър; Статив; щипки; свързващи кабели; Графитни електроди; Електролизер. Разтвор на натриев хлорид 0.1 М, разтвор на натриев сулфат 0.1 М, разтвор на меден сулфат (II) 0.1 М, разтвор на калиев йодид 0.1 М; Фенолфталеин, lacmus.
Прогрес на работата
Разтвор на натриев хлорид на електролизата
Закрепете електролизатора, който обслужва U-образна стъклена тръба на статив. Налейте го на 2/3 обем разтвор на натриев хлорид. Поставете електродите в двата отвора и завъртете постоянния ток от 4-6 V. Електролиза до олово 3 - 5 min.
След това добавете няколко капки фенолфталеин към катода към катода и донякъде капчици на разтвор на калиев йодид към анода. Спазвайте оцветяването на разтвора в катода и на анода. Какви процеси отиват на катода и на анода? Напишете уравненията на реакциите, които се извършват върху катода и на анода. Тъй като природата на средата в разтвор има катоден разтвор.
Наблюдение: На катода, към който фенолфталеин капчиците, разтворът е придобил малинов цвят. Cl 2 се възстанови на анода. След добавяне на нишесте, разтворът стана лилав.
Реакционно уравнение:
NaCl ↔ Na + + Cl -
анод: 2С1 - - 2Е → С12
2H2O + Cl - → H2 + CI2 + 2OH -
2 NaCl + 2H20 →H2 + 2НАОН + С12
на катода на анода
Разтвор на натриев сулфат на електролизата
В електролизатора се налива разтвор на натриев сулфат. В решението на катода и анода, налейте няколко капки неутрален lacmus. Включете текущия и след 3 - 5 минути, за да спазвате промяната в цвета на електролита в церемониалното и неактивно пространство.
Напишете уравненията на реакциите, които се извършват върху катода и на анода. Как се променя естеството на околната среда в катода и проницаемостта на решението?
Наблюдение: Решението в катодното пространство стана червено, в продидентното - синьо.
Реакционно уравнение:
Na2S0 4 ↔ 2na + + SO 4 2-
катод: 2H2O + 2E → H2 + 2OH -
анод: 2H2O - 4E → O 2 + 4H +
4OH - - 4H + → 4H2O
2H2O → 2H2 + O 2
II.)
В електролизатора се налива разтвор на меден сулфат (II). Пропуснете тока в продължение на 5 до 10 минути преди появата на забележим слой розов мед върху катода. Направете уравнението на електродните реакции.
Наблюдение: В катода капки утайка от розов цвят - мед.
Реакционно уравнение:
CUSO 4 ↔ CU 2+ + SO 4 -
катод: cu 2+ + 2e → cu
анод: 2H2O - 4E → O 2 + 4H +
2CU 2+ + 2H2O → 2CU + O 2 + 4H +
2cuso 4 + 2H2O → 2CU + O 2 + 2H2S04
Електролиза на меден сулфат разтвор (II.) Използване на разтворим анод
Използвайте електролизер с решение и електроди след третия опит. Превключете електродите на полюсите при текущите терминали. След това, електродът, който беше катод, сега ще бъде анод, а електродът, бивш анод, ще бъде катод. По този начин електродът, покрит с предишния опит на мед, ще извърши ролята на разтворимия анод в този опит. Електролизата се извършва до напълно разтворена мед на анода.
Какво се случва на катода? Напишете уравненията на реакциите.
Наблюдение: От анода (бивш катод) в решението, мед и йони се уреждат върху катода (бивш анод).
Реакционно уравнение:
CUSO 4 ↔ CU 2+ + SO 4 -
катод: cu 2+ + 2e → cu
анод: cu 2+ - 2E → cu
Заключение: В хода на работата посочих процеса на електролиза и написах съответните реакционни уравнения.
Модул 2. Основни химични процеси и свойства на веществата
Тема: Електролиза на водни соли
Електролизанарича се редуксен процес, който тече върху електродите по време на преминаване, електрически ток през разтвор или електролитна стопилка.
Когато постоянният електрически ток преминава през електролитния разтвор или стопяването на катионите преместване в катода и аниони към анода. Окислителните рехабилитационни процеси продължават върху електродите; Катодът е редуциращ агент, тъй като дава електрони с катиони и анодът е окислителен агент, тъй като OH приема електрони от аниони. Реакциите, протичащи върху електродите, зависят от състава на електролита, естеството на разтворителя, материала на електродите, режима на работа на електролизатора.
Химия за електролиза на калциев хлорид:
CACL 2 ↔ CA 2+ + 2SL -
на cat 2+ + 2e катод → sa °
на анода 2Cl - - 2E → 2C1 ° → C1 2
Електролизата на разтвор на калиев сулфат върху неразтворим анод схематично изглежда така:
K2S0 4 ↔ 2k + + SO 4 2 -
H 2 O ↔ H + + той -
на катода 2N + + 2E → 2N ° → H22
на анода 4он - 4E → O 2 + 4N + 1
K2S0 4 + 4N 2O 2N 2 + O 2 + 2K0N + H2S04
Цел на работа:запознаване с електролизни решения на соли.
Инструменти и оборудване:електрически ток токоизправител, електролизер, въглищни електроди, шкурка, чаши, мивки.
Фиг. 1. Устройство за провеждане
електролиза
1 - електролизер;
2 - електроди;
3-проводими кабели; DC източник.
Реагенти и решения:5% медни медни хлоридни разтвори 2, kaliya ki iodide , kHSO 4 калиев хидросулфат, натриев сулфат Na2S04, CUSO 4 сулфат, цинков сулфат ZNSO 4, 20% разтвор на натриев хидроксид, мед и никелови плочи, фенолфталинов разтвор, азотна киселина (Конц.) HNO 3, 1% разтвор на нишесте, неутрална хакус хартия, 10% разтвор на сярна киселинаН H2S04.
Опит 1. Електролиза на меден хлорид с неразтворими електроди
Електролиците се запълват до половината от обема на 5% разтвор на мед хлорид. По-ниска в коленете на електролизер в графитен прът, ги закрепете свободно сегменти и гумена тръба. Край на електродите свързват проводника с DC източници. С лека миризма на хлор, електролизъкът незабавно изключва от текущия източник. Какво се случва на катода? Направете уравнението на електродните реакции.
Опит 2. Електролиза на калиев йодид с неразтворими електроди
Напълнете електролизер 5% разтвор на калиев йодид ,. \\ t Добавете 2 капки фенолфталеин във всяко коляно. Вмъкване ввсяко коляно на електролизатора е графит електроди и ги свързва с DC източник.
В какво коляно и защо решението е боядисано? Във всяко коляно, добавете 1 капка митник на нишесте. Къде и защо се откроява йод? Направете уравнението на електродните реакции. Какво е образувано в катодното пространство?
Опит 3. Електролиза натриев сулфат с неразтворими електроди
Половината обем на електролизатора напълва 5% разтвор на натриев сулфат и се добавят 2 капки метилови метра във всяко коляно. Lacmus. Поставете електродите в двете колене и ги свържете с източника на DC. Запишете наблюденията си. Защо електролитни разтвори от различни електроди в различни цветове? Направете уравнението на електродните реакции. Какви газове и защо са разпределени на електродите? Каква е същността на процеса на електролиза на воден натриев сулфат