Меню

Ток последовательно проходит через сосуды с водными растворами agno3

Примеры решения задач. Пример 1.Металлический предмет поверхностью 100 см2 требуется покрыть никелем слоем в 0,3 мм

Пример 1.Металлический предмет поверхностью 100 см 2 требуется покрыть никелем слоем в 0,3 мм. Плотность никеля 9,0 г/см 3 . Сколько времени требуется пропускать ток силой 3 А, если 10% тока теряется в аппарате?

1. Определим массу никеля, необходимую для покрытия:

2. По закону Фарадея найдем необходимое количество электричества:

3. При силе тока в 3 А потребуется время электролиза:

4. Учтем 10% возможных потерь:

t¢ = 9 ч 8 мин.

Пример 2. Раствор, содержащий 1,139·10 –3 г ионов серебра в 1 см 3 , подвергался электролизу между серебряными электродами. После электролиза методом титрования пробы было установлено, что 20,09 см 3 анодной жидкости содержит 0,03966 г ионов серебра. За время электролиза в присоединенном последовательно кулонометре отложилось 0,0321 г серебра. Найдите числа переноса ионов Ag + и NO3 – . Изменится ли концентрация раствора в среднем пространстве?

Решение. Составим материальный баланс изменения концентрации для анодного пространства при прохождении через раствор 96 500 Кл (1 F) электричества:

катод катодное среднее анодное анод

пространство пространство пространство

В данном случае анод растворяется за счет электрохимической реакции

Ag →Ag + +е

В анодное пространство из среднего диффундируют ионы NO3 – и переносят молярную массу эквивалента t (г/моль). В среднее пространство диффундируют из анодного пространства ионы серебра и уносят молярную массу эквивалента t+ (г/моль).

Материальный баланс для анодного пространства раствора

Из уравнения следует, что при пропускании одного Фарадея электричества, содержание азотнокислого серебра в анодном пространстве увеличится на t молей.

Изменение молярной массы эквивалентов ионов серебра в анодном пространстве составит

Общее количество электричества пропущенного через раствор пропорцио­нально количеству серебра, выделенного в серебряном кулонометре за время электролиза

Тогда можно составить пропорцию, из которой можно определить число переноса аниона.

При пропускании одного Фарадея (96500 к) электричества, содержание азотнокислого серебра в анодном пространстве увеличится на t молей, а при пропускании q = 28,95 к электричества, содержание азотнокислого серебра в анодном пространстве увеличилось на 1,566 10 -4 молей. Отсюда:

Число переноса катиона Ag+ находим по разности

t+ = 1 – t = 1 – 0,522 = 0,478.

Материальный баланс для среднего пространства показывает, что концентрация раствора в среднем пространстве за время электролиза не изменится:

Пример 3. После электролиза раствора CdCl2 (с массовой долей хлорид-ионов 0,2020%) с растворимым кадмиевым анодом и платиновым катодом, 33,59 г раствора анодного пространства содержало ионы хлора, масса которых равна 0,0802 г. В серебряном кулонометре за это время выделилось серебро массой 0,0666 г. Найдите числа переноса Сd 2+ и Cl – .

Решение. Рассчитаем, чему равно изменение массы хлорид-ионов для анодного пространства при пропускании 1 F электричества.

катод катодное среднее анодное анод

пространство пространство пространство

Электрохимическая реакция на аноде

Cd → Cd 2+ + 2е –

Молярная масса эквивалента ионов в анодном пространстве изменится за счет:

растворения анода на +1(½Сd 2+ )

ухода в среднее пространство

катионов на – t+(½ Сd 2+ )

прихода из среднего пространства

анионов на + t ( Cl — )

Материальный баланс для анодного пространства раствора

+1(½ Сd 2+ ) – t+(½ Сd 2+ ) + t ( Сl — ) = + t (½ СdCl2) г/моль.

Масса хлорид-ионов до электролиза в 33,59 г анодной жидкости равна

Изменение молярной массы хлорид-ионов в анодном пространстве составит

Число пропущенных фарадеев электричества равно

Число переноса хлорид-ионов находим по соотношению:

Число переноса катиона Cd 2+ находим по разности

t+ = 1 – t = 1 – 0,563 = 0,437.

Вопросы для самоконтроля

1. Сколько и каких продуктов можно получить в результате про­пускания тока силой 10 А через электролизер в течение часа, если электролизер заполнен:

а) расплавом иодида серебра;

б) разбавленным водным раствором иодида серебра.

2.Для калибровки шкалы амперметра, имеющей100 делений, исполь­зовали газовый кулонометр, включенный последовательно с амперметром. Силу тока в цепи установили равной 50 делениям амперметра. За 100 с электролиза в кулонометре выделилось 9,47 см 3 смеси газов (объем замерен при температуре 20°С и давлении 9,87.10 5 Па). Чему равна цена деления амперметра?

Читайте также:  Взаимодействие магнитной стрелки с проводником с электрическим током

3. Число переноса для иона цинка в растворе ZnCl2 равно 0,4. Через раствор хлористого цинка пропускается ток 0,167 А в течение 50 минут. Электроды платиновые. Найдите убыль концентрации ZnCl2 в граммах в катодном и анодном слоях раствора.

4. Составьте схему процессов, протекающих на катоде и на аноде при электролизе раствора CuSO4, если оба электрода: а) платиновые; б) медные.

5. Ток, силой 0,2 А пропускается 300 с через раствор H2SO4 . Каков объем выделившихся Н2 и О2 при 300 К и давлении 1,013.10 5 Па, если выход по току составляет 80 %?

6. По какому уравнению и как можно рассчитать ? Рассчитайте для электролита Na2SO4.

Дата добавления: 2016-01-09 ; просмотров: 2610 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Ток последовательно проходит через сосуды с водными растворами agno3

«Сообщение такого-то химика о такой-то реакции не подтвердилось в проверочных экспериментах». Эта фраза встречается в научной периодической литературе. Не следует сразу подозревать в недобросовестности такого-то химика. Химик такой-то воспроизводит свои результаты несчетное количество раз и удивляется, почему у других это не выходит. Все происходит потому, что химический эксперимент имеет множество нюансов, которые автоматически повторяет его автор и о которых не догадываются остальные. Малейшее изменение в условиях — и реакция идет по другому пути, особенно в органической химии.
В предлагаемых в этом параграфе задачах сравниваются качественные и количественные результаты на первый взгляд одинаковых реакций, которые вовсе не одинаковы.
Сравнивать результаты нескольких реакций приходится и тогда, когда к одному продукту приходят разными путями, и расчет по каждому в отдельности дает данные необходимые, но не достаточные; учитывая все вместе, можно решить задачу.

Пример 1. В две пробирки положили по одинаковому кусочку цинка, а затем прилили некоторое количество 30%-и азотной кислоты и такое же количество воды. В первую пробирку сначала налили воду, а затем медленно приливали кислоту, во вторую- сначала налили кислоту, а затем медленно приливали воду. Какие вещества образовались? Как доказать различие содержимого пробирок после окончания реакций?

Решение. В первой пробирке сначала образуется разбавленная азотная кислота, реагирующая с цинком с образованием нитрата аммония:

и по мере добавления кислоты ее концентрация растет, что приводит к протеканию других реакций и образованию других продуктов (например, азота и оксида азота(II)).

Во второй пробирке сначала присутствует довольно концентрированная азотная кислота, реагирующая с цинком с выделением оксида азота (II):

и по мере добавления воды ее концентрация падает, но не настолько, чтобы шло образование ионов аммония.

Таким образом, ионы аммония присутствуют только в первой пробирке и могут быть обнаружены по выделению аммиака при действии щелочи:

Пример 2. Два юных химика определяли концентрацию раствора азотной кислоты. Один из них отмерил 10,0 мл кислоты и добавил его к избытку металлической меди. При этом он получил 746 мл газа, превратившегося при сильном охлаждении в сине-зеленую жидкость. Второй предварительно разбавил 10,0 мл кислоты водой в 10 раз и обработал полученным раствором порошок свинца. При этом он получил 560 мл газа (объемы газов приведены к н. у., выходы количественные). Определить концентрацию азотной кислоты и объяснить различия в результатах опыта.

Решение. Сине-зеленая жидкость, образующаяся при охлаждении газа, представляет собой NОз; таким образом, газ, выделившийся в реакции с медью, — эквимолярная смесь NO и NO2:

746 мл газа составляют 0,033 моль, или по 0,0167 моль NO и NO2. В реакцию вступило-0,0167 6 = 0,1 моль HNO3. Следовательно, 10 мл раствора HNOs содержат 0,1 моль кислоты, 1 л содержит соответственно 10 моль.
Во втором опыте используют заведомо разбавленную HNOs и малоактивный металл, и реакция приводит к образованию только оксида азота(II):

560 мл газа составляют 0,025 моль;

10,0 мл исходного раствора HNO3 содержат 0,1 моль кислоты, что соответствует результатам первого эксперимента.Различие в объемах полученных газов, таким образом, объясняется различием в условиях проведения реакций.

Задачи

1. Выходящий из доменной печи газ имеет следующий состав (объемные доли в %): (СО)2 — 12,0; (СО) — 28,0; (Н2) — 3,0; (СН4) — 0,6; (С2Н4)-0,2; (N2) -56,2.

Читайте также:  Сила тока прямо пропорциональна определение

Рассчитайте, сколько потребуется воздуха (в м 3 ) для полного сжигания 200 м 3 этого газа (объемы измерены при одной температуре). Считать, что содержание кислорода в воздухе около 20% по объему. Определите количественный состав продуктов сжигания доменного газа в 20%-м избытке воздуха.

2. Какой объем 8%-го раствора гидроксида натрия (плотность = 1,09 г/см 3 ) потребуется для полной нейтрализации 100 мл раствора серной кислоты, если известно, что из 10 мл данного раствора серной кислоты при добавлении избытка хлорида бария можно получить 0,233 г осадка.

3. При нагревании 98 г бертолетовой соли (КСЮз) часть ее разложилась с выделением кислорода, а часть — с образованием хлорида калия и перхлората калия (КС1О4). Определите состав твердого остатка, если выделилось 19,2 г кислорода.

4. Соль одновалентного металла массой 74,4 г нагрели в закрытом сосуде, при этом получилось 26,8 мл бесцветной жидкости с концентрацией вещества 11,2 моль/л. Определите формулу соли, если известно, что она содержит металл, водород, 25,8% серы и 51,61% кислорода.

5. При образовании 1 моль воды из простых веществ выделяется 284 кДж теплоты; при образовании 1 моль оксида углерода (IV) — 395 кДж. Сгорая, 1 моль метана выделяет 893 кДж, а 1 моль ацетилена 1310 кДж. Рассчитайте, сколько теплоты выделится при образовании 1 моль ацетилена при термическом разложении метана, учитывая, что тепловой эффект реакции образования простых веществ равен нулю.

6. Ток последовательно проходит через ряд электролизеров с водными растворами: а) CuSO4; б) NiSO4; в) Fe2(SO4)3 г)FeСl2. Какие массы металлов выделились на катодах, если известно, что у анода последнего электролизера выделилось 1,4 л хлора (н. у.). (Анодные и катодные пространства, а также сами электролизеры разделены диафрагмами.)

1. По первому вопросу задачи — приходится объемных частей О2 на объемные доли газов (из условия):

2СО + О2 = 2СО2 -14,0,
2 + O2 = 2Н2О — 1,5,
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2 — 1,2,
С2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О — 0,6.

Всего 17,3/0,2 = 86,5 частей воздуха на 100 частей газа; 200 м 3 газа соответствуют 2-86,5 = 173 м 3 + +20% (34,6 м 3 ) воздуха; всего 207,6 м 3 воздуха. По второму вопросу задачи — 207,6-0,2 = 41,52 м 3 О2 на 200 м 3 газа; тогда получится 20,76 м 3 О2 или 103,8 м 3 воздуха и соответственно 83,04 м 3 азота на 100 м 3 доменного газа.

Баланс по уравнениям реакций:

Всего: 41,00+4,60+139,24+3,46=188,30 объемных частей газа.

2. Уравнение реакции образования осадка сульфата бария:

0,233 г
H2SO4 +ВаСl2 = BaSO4 +2HCl,
М избыток 233 г/моль
v 0,001 моль 0,001 моль

так как 0,233 г BaSO4 составляет 0,001 моль вещества. Нейтрализация серной кислоты гидроксидом натрия:

Таким образом, на нейтрализацию 0,01 моль H2SO4 требуется согласно уравнению реакции нейтрализации 0,02 моль NaOH, что составляет 40 0,02 = 0,8 (г). Масса раствора гидроксида натрия ( = 8%), пошедшего на нейтрализацию, равна 0,8 100/8=10 (г) раствора, а объем раствора составляет 10/1,09 = 9,17 мл NaOH.

3. Составляем уравнения реакций, происходящих при нагревании бертолетовой соли:

2КСlO3 = 2КСl + 3O2; (1)(при нагревании)
4КСlO3 = КСl + 3КСlO4. (2) (при нагревании)
М(КСlО3) = 122,5 г/моль; М(КСl) = 74,5 г/моль;
М(О2) = 32 г/моль; М(КСlО4) = 138,5 г/моль.

Находим массу КСlO3, разложившегося по уравнению (1):

При этом образовалось КС1:

По уравнению (2) разложилось 98-49 = 49г КСlO3. Находим массу образовавшегося КСl:

Масса образовавшегося КС1О4:

4 122,5 г КСlO3 — 3 138,5 г КС1О4,
49 г — «- — — —» — — — — » у г КС1О4,
y = 41,55 г КС1О4.

Состав твердого остатка: 29,8+7,45=37,25 г КС1, 41,55 г КС1О4.

4. В растворе содержалось 0,0268 • 11,2 = 0,3 моль соли с относительной молекулярной массой 74.4/0,3 = 248

Один моль соли содержит моль атомов S и моль атомов O2

На металл и водород от величины 248 приходится 56. Из одновалентных металлов, соли которых устойчивы в водных растворах, подходят Li, Na, К (другие отпадают, так как тогда получающиеся брутто-формулы не соответствуют реальным соединениям). Если металл Na, тогда соль — Na2S2O3 5H2O — тиосульфат натрия.

Для определения неизвестной теплоты реакции надо провести алгебраическое сложение термохимических уравнений образования входящих в нее сложных веществ:

Реакция идет с поглощением тепла.

6. FеС12 Fe + Cl2 (анод-побочное образование Fe 3 +). 1,4л хлора составляют 0,0625 моль вещества. Таким образом, на катоде выделилось 0,0625 г/моль железа, или 3,5 г.

Количество электричества, прошедшее через все электролизеры, одинаково. Согласно закону Фарадея в этом случае выделилось одинаковое количество эквивалентов всех металлов (1 г-эквивалент соответствует молярной массе на единицу степени окисления), причем в последнем электролизере (с водным раствором FеС12) Э(Fе) =56/2 = 28, т. е. 3,5 г составляют 0,125 г-экв. Тогда

Fe2(SO4)3 : Э(Fe) = 56/3 = 18,67 m(Fe) = 0,125 18,67 = 2,33(г).
NiSO4 : Э(Ni) = 58,7/2 = 29, 35 m(Ni) = 0,125 29,35 = 3, 67(г).
CuSO4 : Э(Cu) = 64/2 = 32 m(Cu) = 0,125 32 = 4(г)

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Источник



при пропускании тока через последовательно включенные электролизеры с растворами AgNO3 и AgCl в первом электролизере на

Уравнения восстановления металлов на катоде
Ag(+) + e = Ag
Fe(3+) + 3e = Fe
Электролизеры соединены последовательно, значит, через электролизеры прошел одинаковый ток. Поскольку время электролиза также одинаково, то и количество электричества, прошедшее через последовательно включенные электролизеры также одинаково.
I1 = I2 = I
t1 = t2 = t
q1 = q2 = q = I*t

Первый способ
Воспользуемся первым законом Фарадея.
Масса вещества, испытавшего электрохимическое превращение на электроде, прямо пропорционально количеству прошедшего электричества.
m(Ag) = Mэкв (Ag)*q/F
m(Fe) = Mэкв (Fe)*q/F
Разделив первое выражение на второе, получим.
m(Ag)/m(Fe) = Mэкв (Ag)/Mэкв (Fe)
Эквивалентные молярные массы металлов
Mэкв (Ag) = M(Ag)/z(Ag) = 108/1 = 108 г-экв/моль
Mэкв (Fe) = M(Fe)/z(Fe) = 55,8/3 = 18,6 г-экв/моль
z(Ag) = 1 – число принятых ионами Ag(+) электронов в процессе восстановления на катоде.
z(Fe) = 3 – число принятых ионами Fe(3+) электронов в процессе восстановления на катоде.
Масса железа, выделившаяся на катоде второго электролизера.
m(Fe) = m(Ag)*Mэкв (Fe)/Mэкв (Ag) = 1,08*18,6/108 = 0,186 г

Второй способ
Воспользуемся вторым законом Фарадея.
Массы прореагировавших на электродах веществ, при постоянном количестве электричества, относятся друг к другу как их эквивалентные молярные массы.
m(Ag)/m(Fe) = Mэкв (Ag)/Mэкв (Fe)
Эквивалентные молярные массы металлов находим аналогично первому способу.
Масса железа, выделившаяся на катоде второго электролизера.
m(Fe) = m(Ag)*Mэкв (Fe)/Mэкв (Ag) = 1,08*18,6/108 = 0,186 г

Источник

Ток последовательно проходит через сосуды с водными растворами agno3

comment

2019-06-28
Ток последовательно проходит через ряд электролизеров с водными растворами: а) $CuSO_<4>$; б) $NiSO_<4>$; в) $Fe_ <2>(SO_<4>)_<3>$; г) $FeCl_<2>$. Какие массы металлов выделились на катодах, если известно, что у анода последнего электролизера выделилось 1,4 л хлора (н. у.). (Анодные и катодные пространства, а также сами электролизеры разделены диафрагмами.)

$FeCl_ <2>— \overset < \: эл. \: ток> < \rightarrow >Fe + Cl_ <2>\uparrow$ (анод-побочное образование $Fe^<3 + >$). 1,4 л хлора составляют 0,0625 моль вещества. Таким образом, на катоде выделилось 0,0625 г/моль железа, или 3,5 г.

Количество электричества, прошедшее через все электролизеры, одинаково. Согласно закону Фарадея в этом случае выделилось одинаковое количество эквивалентов всех металлов (1 г-эквивалент соответствует молярной массе на единицу степени окисления), причем в последнем электролизере (с водным раствором $FeCl_<2>$) Э($Fe$) = 56/2 = 28, т. е. 3,5 г составляют 0,125 г-экв. Тогда

$Fe_ <2>(SO_<4>)_ <3>: \: Э (Fe) = \frac<56> <3>= 18,67, m (Fe) = 0,125 \cdot 18,67 = 2,33$ г.
$Ni SO_ <4>: \: Э (Ni) = \frac<58,7> <2>= 29,35, m (Ni) = 0,125 \cdot 29,35 = 3,67$ г.
$Cu SO_ <4>: \: Э (Cu) = \frac<64> <2>= 32, m (Cu) = 0,125 \cdot 32 = 4$ г.

Источник