Примеры решения задач по реакциям электролиза (166325)

Посмотреть архив целиком














Методическое пособие

Примеры решения задач по реакциям электролиза


Задача №1


При электролизе 1л раствора хлорида меди (II) на катоде выделилась медь массой 12,7г. Вычислите объем газа (н.у.), выделившегося на аноде, если плотность раствора близка к 1 г/мл.

Решение


Vр-ра CuCl2=1л

1г/мл

m(Cu)=12,7г

V (Cl2) - ?, н.у.

раствор CuCl2 = Cu2++2Cl

(H2O)

на катоде : Cu2+, H2O(H+)

на аноде : Cl , H2O

1 2 2 Cu2+ + 2 Cu0

1 2 2Cl- 2 Cu20

Cu2+ + 2Cl Cu0 + Cl2

m=12,7г V-?

Cu Cl2 = Cu↓ + Cl2

раствор М=64 г/моль Vm=22,4 л/моль

1 моль 1 моль

1) V(Cl2) = (Cl2)  Vm

2) ,

V (Cl2) = 0,198 моль  22,4 л/моль = 4,44 л


Ответ: V (Cl2) = 4,44 л (н.у.)


Задача №2


При электролизе водного раствора нитрата серебра (I) на аноде выделилось 13,44л кислорода (н.у.). Определите массу выделившегося на катоде серебра, если выход серебра составил 90% от теоретически возможного, а выход кислорода – количественный.

Решение


Vпр (О2)=13,44л

(О2) = 100%

(Ag) = 90%

m ( Ag) - ?

раствор

AgNO3 = Ag2++NO3

(H2O)


на катоде : Ag+, H2O(H+)

на аноде : NO3 , H2O

4 4 2 Ag2+ + 1 Ag0 NO3— 1 4 2H2O - 4 O20+4H+

4Ag+ + 2H2O 4Ag0 + O20 + 4H+

+4NO3+4NO3

=90% =100%

ί mпр=? Vпр = 13,44л

4AgNO3+2H2O = 4Ag↓ + O2↑+ 4HNO3

М=108 г/моль Vm=22,4 л/моль

4 моль 1 моль

1) т(O2) = пр(O2) =

2) 4  0,6моль = 2,4моль

3) mТ (Ag) = 2,4 моль  108 г/моль = 259,2г; mпр (Ag) = mТ (Ag)  (Ag)

4) mпр (Ag) = 259,2г  0,9 = 233,3г

Ответ: mпр (Ag) = 233,3г


Задача №3


При электролизе водного раствора хлорида цинка на катоде выделился цинк массой 68,25г, а на аноде – хлор объемом 28,22л (н.у.). Определите выход цинка, если выход хлора составил 90% от теоретически возможного.

Решение


mпр (Zn)=68,25г

Vпр (Cl2)=28,22л

(Cl2) = 90%

(Zn) - ?

раствор

ZnCl2 = Zn2++2Cl

1 2 2 Zn2+ + 2 Zn0

1 2 2Cl- 2 Cl20

Zn2+ + 2Cl Zn0+Cl2 0

(H2O)

на катоде : Zn2+, H2O


на аноде : Cl , H2O

= ?

mпр=68,25г =90%, Vпр=28,22л

ZnCl2 = Zn↓ + Cl2

(HO2 ) М=65 г/моль Vm=22,4 л/моль

1 моль 1 моль

1) (Zn) = ; 2) mТ(Zn) = (Zn)  M(Zn);

3) ; Т(Zn) = Т(Cl2)

4) ; 5)

6) (Cl2) = ; 7) mТ(Zn) = 1,4моль  65 г/моль = 91г

8) (Zn) =


Ответ: У(Zn) = 0,75 (75%)


Задача №4. Определите массу медного купороса, помещенного в электролизёр, если при электролизе его водного раствора выделился кислород объемом 5,71 (н.у.), выход которого ставил 85% от теоретически возможного.

Решение


Vпр(O2)=5.71л

(н.у.)

(О2) = 85%

m(CuSO45H2O) -?

раствор

CuSO4 = Cu2++ SO42–

2 4 2 Cu2+ + 2 Cu0

1 4 2H2O - 4 O20 + 4H+

2Cu2+ + 2H2O 2Cu0 + O20 + 4H+

+2SO42- + 2SO42–

(H2O)

на катоде : Cu2+, H2O


на аноде : SO4, H2O

m = ?

M = (CuSO4 5H2O) = 250г/моль

2CuSO4 + 2H2O = 2Сu↓ + O2↑ + 2H2 SO4

М=160 г/моль Vm=22,4 л/моль

2 моль 1 моль

1) m(CuSO4 5H2O) = (CuSO4  5H2O)  M(CuSO4 5H2O)

2) (CuSO4  5H2O) = (CuSO4)

3) ;

4)

5)

6)

7) (CuSO4) = 0,3 моль  2 = 0,6 моль = (CuSO4 5H2O)

8) m(CuSO4 5H2O) = 0,6 моль  250 г/моль = 150г


Ответ: m(CuSO4 5H2O) = 150г.


Задача № 5


Через электролизер, содержащий раствор гидроксида калия объемом 300мл с массовой долей вещества 22,4% (плотность 1,2 г/мл), пропустили электрический ток. Рассчитайте массовую долю гидроксида калия в растворе после отключения тока, если известно, что на катоде выделился газ объемом 89,6л (н.у.)

Решение


Vр-ра КОН = 300мл

= 22,4%

= 1,2 г/мл

V(H2) = 89,6л

н.у.

(КОН) -?

раствор

КОН = К++ OН (среда щелочная)

2 4 2 2H2O +2 H20 + 2OH

1 4 4OH- 4 O20 + 2H2O

4H2O+4OH 2H20 + 4OH+O20+2H2O

(H2O)


на катоде : К+, H2O


на аноде : OH, H2O

ί V = 89,6л

2H2O = 2H↑ + O2↑ (1)

(р-р КОН) Vm=22,4 л/моль

2 моль

1) (КОН) – массовая доля щелочи в растворе после реакции электролиза, которая зависит от содержания гидроксида калия в исходном растворе (она не изменяется в ходе электролиза) и массы воды, которая подверглась электролизу.


(КОН) =

2) mконечн. р-ра КОН = mисход. р-ра КОН – m1(H2O)

3) m1(H2O) = 1(H2O)  M(H2O)

;

m1(H2O) = 4моль  18 г/моль = 72г

4) mисход. р-ра КОН = V р-ра КОН  = 300мл  1,2г/мл = 360г

5) mисход. ( КОН) = ( КОН)  mисход. р-ра КОН = 0,224  360мл = 80,64г

6) ( КОН)


Ответ: после электролиза ( КОН) = 0,28 (28%)


Задача №6


При электролизе 16г. расплава некоторого соединения

водорода с одновалентным элементом на аноде выделился водород количеством вещества 1 моль.

Установите формулу вещества, взятого для электролиза.

Решение


I I

m(Эл Н)=16г

(H2) = 1моль

Эл Н - ?

По условию, водород выделяется на аноде, значит, его ионы имеют отрицательный заряд, а искомый элемент имеет положительный заряд. Ясно, что ЭЛН – гидрид.

расплав

2 2 1 Эл+ +1 Эл0

2 2 2H- 2 Н20

2Эл+ + 2Н 2Эл0 + Н20

Эл Н = Эл1+1–

на катоде : Эл1+

на аноде : H 1–

m=16г ί =1моль

2ЭлН = 2Эл↓ + Н2

расплав 1 моль

2 моль

1) Mr(ЭлН) = (х + 1) а.е.м

2)

3)

4)

5) х+1=8

х =7, Аr(Эл)=7, значит Эл – лимит


Ответ: ЭлН – LiH, гидрид лития


Задача № 7


Электролиз 400мл. 6%-ного раствора сульфата меди (II) (плотность 1,02г/мл) продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 10г. Определите массовые доли соединений в оставшемся растворе и массы продуктов, выделившихся на инертных электродах.

Решение


Vр-ра CuSO4= 400мл

= 6%

= 1,02 г/мл

mр-ра = 10г

н.у.

?


См. схему реакции электролиза и электронные полуреакции в задаче №4, часть VII


= 1,02 г/мл

Vр-ра=400мл

mр-ра = 10г

ί m - ? m - ?

2CuSO4 + 2H2O = 2Сu↓ + O2↑ + 2H2 SO4 (1)

раствор 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) mр-раCuSO4 = Vр-ра  = 400мл  1,02г/мл = 408г = mр-ра до реакции

2) (CuSO4 ) =


3) По условию процесс продолжается до тех пор, пока масса не уменьшилась на 10г, значит на электродах выделилось 10г веществ – меди и газообразного кислорода.

4) По уравнению реакции:

Пусть 1 часть продуктов (Cu и О2) содержит х моль вещества,

тогда моль; моль

5) m(O2) = 32x , г

m(O2) = 32x , г m(O2) + m(Cu) = 10

32(x) + 64 2x = 10

160x = 10

x = 0,0625

Значит: m(O2) = 32 г/моль 0,0625 = 2г

m(Cu) = 64 г/моль 2  0,0625 моль = 8г

6) m1(H2SO4) =(H2SO4)  М(H2SO4)

7) (H2SO4) = (Cu) = 2 0.0625 моль = 0,125 моль

8) m1(H2SO4) = 0,125 моль  98 г/моль = 12,25г

9) mобщ. (CuSO4) = mр-раCuSO4  (CuSO4) = 408г  0,06 = 24,48г

10) m1(CuSO4) = (CuSO4)  М(CuSO4)

(CuSO4)  (Cu) = 2  0,0625 моль = 0,125 моль

m1(CuSO4) = 0,125 моль  160 г/моль = 20г

11) mизбытка(CuSO4) = 24,48 – 20г = 4,48г

12) mр-ра после реакции = mр-ра до реакции - m(Cu; O2) = 408г – 10г = 398г

13) (CuSO4) = 0,0112 (1,12% CuSO4 в оставшемся растворе)

14) 2SO4) = 0,0308 (3,08% Н2SO4 в оставшемся растворе)


Ответ: На электродах выделилось: m(Cu) = 8г; m(O2) = 2г; в оставшемся растворе: (CuSO4) =0,0112 (1,12%)

2SO4) = 0,0308 (3,08%)


Задача № 8


При электролизе раствора хлорида металла катион которого двухзаряден, на катоде выделилось 0,16г металла. При растворении этой массы металла в концентрированной азотной кислоте выделился бурый газ объемом 0,112 (н.у.) Определите состав хлорида и его массу в растворе.

Решение


II

MeCl2

m(Me) = 0,16г

m(NO2) = 0,112л

н.у.

MeCl2 - ?

m(NCl2) - ?


1) По условию, на катоде выделяется чистый металл, значит этот металл может находиться в ряду активности металлов «после водорода» раствор

MeCl2 = Ме2++ 2Cl m=0,16г

1 2 2 Me2+ +2 Me 0 (по условию)

1 2 2Cl- 2 Cl 0

Me2+ + 2Cl Me 0 + Cl 0

(H2O)

на катоде : Me2+, H2O (H+)


на аноде : Cl , H2O

2) По условию реакции (1) нельзя однозначно вычислить (MeCl2), так как в условии задачи нельзя не говорится о том, что процесс электролиза прошел до конца, поэтому основные расчеты проводим по уравнению реакции (2)

ί m = 0,16г

MeCl = Me ↑ + Cl2↓ (1)

(H2O)

m = 0,16г II V = 0,112л

Me + 4HNO3 = Me(NO3) + 2NO2↑ + 2H2O2 (2)

1 моль (конц.) (по условию)

Vm=22,4л/моль

2 моль

1 2 2 Me0 +2 Me 2+

2 1 2 NO3+ 2Н+ + NO20 + H2O

Me0 + 2 NO3 + 4Н+ Me 2+ + 2NO2 0 + 2H2O

+ 2NO3 + 2NO3

в-ль; ок-е

ок-ль; в-е

3) (NO2) =

4) ; (Me) = = 0,0025 моль

  1. M(Me) =

Этот металл – медь (валентность – II), выделяется на катоде из растворов солей, с HNO3 (конец) реагирует с выделением NO2 , что соответствует условию задачи).


Случайные файлы

Файл
124708.rtf
108949.rtf
24389-1.rtf
69109.rtf
125337.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.