Задачи по химии с решениями на законы электролиза

Расчет времени электролиза, с использованием формулы выхода по току

Задача 26.
При прохождении через раствор сульфата никеля (II) тока силой 2 А масса катода увеличилась на 2,4 г. Рассчитайте время электролиза, если выход по току равен 0,8. 
Решение:
Э(Ni) = 58,6934/2 = 29.3467 г/моль;
(р-р)NiSO4;
I = 2A;
m_пр.(Ni) = 2,4г; 
n = 0,8;
t - ?
1) Химизм электролиза:

NiSO₄ = Ni⁺² + SO₄^2-
K(-) Ni⁺² + 2 = Ni⁰
A(+) 2H₂O – 4 = O₂ + 4H₊
2NiSO4 + 2H₂O (elekt. power) → 2Ni + O₂ + 2H₂SO₄

Отношение массы практически полученного вещества к теоретически рассчитанной массе, выраженное в процентах, называется выходом вещества по току. Его можно определть по формуле:

n = (m_пр ^. F)/Э^.I^.t

Подставив в данное уравнение известные значения рассчитаем время электролиза, получим:

t = (m_пр. ^. F)/Э^.I^.n =
= (2,4г ^. 96500 c^.A/моль)/(29,3467 г/моль ^. 2A ^. 0,8) =
= 4932 c.

Ответ: t = 4932c.
 

Определение состава соли, расплав которой подвергли электролизу

Задача 27
При действии постоянного тока силой 6,4А на расплав соли трехвалентного металла на катоде в течение 30 мин выделилось 1,07г металла, а на аноде – выделился газ, относительная плотность паров которого по гелию составляет 17,75. Определите состав соли, расплав которой подвергли электролизу.
Решение:
D(Не) = 17,75;
I = 6,4 A;
t = 30мин = 1800с; 
m(Me) = 1,07г; 
n = 3;
M(Me) = ?
соль - ?
на катоде : Me³⁺ + 3 =  Me⁰ 
на аноде : - ?
1) По условию: D(Не) = 17,75. Значит, M(газа) = D(Не) = M(He) ^. 17,75 = 4 г/моль ^. 17,75 = 71 г/моль. Из газообразных веществ такую молярную массу имеет гах хлор Cl₂, M(Cl₂) = 71 г/моль. Значит, на аноде выделяется газообразный хлор:
на аноде : 2Cl^– -2 = 2Cl₂⁰

По формуле объединенного закона электролиза:

m = Э^.I^.t/F = М^.I^.t/n^.F = K^.I^.t, где

Э – эквивалентная масса вещества (молярная масса эквивалента); F– постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль или 96500 А^.с/моль;. I – сила тока, А; t – время проведения электролиза, с; М – молярная масса вещества; n – число отданных или принятых электронов; К – электрохимический эквивалент вещества.
 
Рассчитаем молярную массу металла М(Ме), получим:

М(Ме) = m(Me)^.n^.F/I^.t =
=  (1,07г ^.3 96500 А^.с/моль)/(6,4А^. 1800с) = 26,89 г/моль.

M(A1) = 27г/моль. Значит, соль – хлорид аммония A1Cl₃.

Ответ: хлорид аммония A1Cl₃.