Примеры решения задач по реакциям электролиза - методичка
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.
1 2 2 Cu 2+ + 2 Cu 0
1 2 2Cl-- - 2 Cu2 0
Cu 2+ + 2Cl - Cu 0 + Cl2
раствор М=64 г/моль Vm=22,4 л/моль
V (Cl2) = 0,198 моль 22,4 л/моль = 4,44 л
Ответ: V (Cl2) = 4,44 л (н.у.)
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.
4 4 2 Ag 2+ + 1 Ag 0 NO3-- 1 4 2H2O - 4 O2 0 +4H +
4Ag + + 2H2O 4Ag 0 + O2 0 + 4H +
Я mпр=? Vпр = 13,44л
М=108 г/моль Vm=22,4 л/моль
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
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.
1 2 2 Zn 2+ + 2 Zn 0
1 2 2Cl-- - 2 Cl2 0
Zn 2+ + 2Cl-- Zn 0 +Cl2 0
на катоде : Zn 2 + , H2O
(HO2 ) М=65 г/моль Vm=22,4 л/моль
6) (Cl2) = ; 7) mТ(Zn) = 1,4моль 65 г/моль = 91г
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.
2 4 2 Cu 2+ + 2 Cu 0
2Cu 2+ + 2H2O 2Cu 0 + O2 0 + 4H +
М=160 г/моль Vm=22,4 л/моль
7) (CuSO4) = 0,3 моль 2 = 0,6 моль = (CuSO4 5H2O)
8) m(CuSO4 5H2O) = 0,6 моль 250 г/моль = 150г
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.)
Vр-ра КОН = 300мл
КОН = К + + OН- (среда щелочная)
(р-р КОН) Vm=22,4 л/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.
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
Ответ: после электролиза ( КОН) = 0,28 (28%)
При электролизе 16г. расплава некоторого соединения
водорода с одновалентным элементом на аноде выделился водород количеством вещества 1 моль.
Установите формулу вещества, взятого для электролиза.
По условию, водород выделяется на аноде, значит, его ионы имеют отрицательный заряд, а искомый элемент имеет положительный заряд. Ясно, что ЭЛН - гидрид.
2 2 1 Эл + +1 Эл 0
2Эл + + 2Н - 2Эл 0 + Н2 0
Эл Н = Эл 1 + +Н 1 -
на катоде : Эл 1+
х =7, Аr(Эл)=7, значит Эл - лимит
Ответ: ЭлН - LiH, гидрид лития
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.
См. схему реакции электролиза и электронные полуреакции в задаче №4, часть VII
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
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
Значит: m(O2) = 32 г/моль 0,0625 = 2г
m(Cu) = 64 г/моль 2 0,0625 моль = 8г
7) (H2SO4) = (Cu) = 2 0.0625 моль = 0,125 моль
(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)
Ответ: На электродах выделилось: m(Cu) = 8г; m(O2) = 2г; в оставшемся растворе: (CuSO4) =0,0112 (1,12%)
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.
1) По условию, на катоде выделяется чистый металл, значит этот металл может находиться в ряду активности металлов «после водорода» раствор
MeCl2 = Ме 2 + + 2Cl- m=0,16г
1 2 2 Me 2+ +2 Me 0 (по условию)
1 2 2Cl-- - 2 Cl 0
Me 2+ + 2Cl -- Me 0 + Cl 0
на катоде : Me 2 + , 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)
m = 0,16г II V = 0,112л
1 моль (конц.) (по условию)
1 2 2 Me 0 +2 Me 2+
Me 0 + 2 NO3-- + 4Н + Me 2+ + 2NO2 0 + 2H2O
4) ; (Me) = = 0,0025 моль
Этот металл - медь (валентность - II), выделяется на катоде из растворов солей, с HNO3 (конец) реагирует с выделением NO2 , что соответствует условию задачи).
Хлорид металла - CuCl2 - хлорид меди (II)
(CuCl2) = (Cu) = 0,0025 моль
m(CuCl2) = 0,0025 моль 135 г/моль = 0,34г
1000г 5,1% - ного раствора нитрата серебра подвергнуто электролизу, при этом на катоде выделилось 10,8г вещества. Затем в электролизер добавили 500г 13,5% вещества. Затем в электролизер добавили 500г 13,5% -ного раствора хлорида меди (II). Полученный раствор снова подвергли электролизу до выделения на аноде 8,96л газа (н.у.). Определите массовые доли веществ в конечном растворе.