Составление схем электролиза веществ

 


Расчет количества электронов электролиза серной кислоты

 


Задача 145.
Электролиз 100 г водного раствора серной кислоты с мольной долей последней 2,5% проводили в течении 15 минут. Сила тока была постоянной и равнялась 10 А. Рассчитайте количество электронов, прошедших через раствор.
Решение:
Согласно закону Фарадея из уравнения:

m = Э.I.t/F = M.I.t/n.F;
n = I.t.M/m.F, где

m — масса выделившегося вещества (г); Э — эквивалентная масса вещества (г/моль), равная отношению молярной массы на количество отдаваемых или принимаемых электронов; M — молярная масса выделившегося вещества (г/моль); n — число электронов, принимающих участие в данной реакции; I — сила тока (А); t — время (c); F — постоянная Фарадея = 96500 Кл/моль.
А проще всего по формуле:

n = I.t/F, 

где нужно знать силу тока в (А) и время электролиза (сек). Произведение t.I разделить на 96500 и получится n(количество электронов) в молях.

Тогда

n(количество электронов) = I.t/F = 10.(15 . 60)/ 96500 = 0,09 моль.

Ответ: n(количество электронов) = 0,09 моль.
 


Электролиз водного раствора хлорида железа 

Задача 146.
Составьте схему процессов, происходящих на электродах, при электролизе водного раствора FeCl3. Вычислите время, в течение которого должен быть пропущен ток силой I A через раствор, чтобы на катоде выделилось m (г) металла (восстановление воды не учитывать). Раствор FeCl3 катод - угольный, анод - угольный, I= 6,0 A, m = 0,5 г. 
Решение:
Е(Fe3+/Fe) = −0,036 В;
M(FeCl3) = 162,5 г/?моль;
Э(FeCl3) = 54,16 г/?моль.
В водном растворе соль FeCl3 диссоциирует по схеме:  FeCl3 ⇔ Fe3+ + 3Cl–. Стандартный электродный потенциал системы 
Fe3+ + 3электролиз  = Fe0 (-0,036 В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов Fe3+:

Fe3+ + 3электролиз = Fe0 

На аноде будет происходить электролитическое окисление ионов хлора с образованием свободных атомов хлора, которые, соединяясь друг с другом, образуют молекулу хлора:

2Cl - 2электролиз  =  2Cl*
Cl* + Cl* = Cl2

Сложим, предварительно умножив уравнение катодного процесса на два и на три уравнения анодного процессов, получим суммарное уравнение:

2Fe3+ + 6Cl = 2Fe + 3Cl2 

Молекулярная форма процесса:

2FeCl3  = 2Fe   +    3Cl2
              катод        анод

При гидролизе FeCl3 в водном растворе с инертными электродами образуются металлическое железо, и выделяется газообразный хлор.
Рассчитаем время электролиза FeCl3
m = (Э . I . t)/F;
t = (m . F)/(Э . I) = (0,5 . 96500)/(54,16 . 6) = 48250/324,96 = 148 c.
 



Электролиз раствора CrCl3 при хромовом аноде


Задача 147.
Составить электродные уравнения процессов, протекающих на электродах при электролизе раствора CrCl3; анод хромовый.
Решение:
При электролизе CrCl3 с использованием хромового анода на катоде будет выделяться чистый хром, а на аноде ионы хлора не будут разряжаться, и, следовательно, выделение хлора не наблюдается. В данном случае происходит растворение самого хромового анода, т.е. с анода хром в виде ионов Cr3+ переходит в раствор.
Электролиз раствора CrCl3 с использованием хромового анода выражается следующей схемой:

Катод (-): Cr3+ + 3электролиз = Cr0
Анод (+): Cr0 - 3электролиз = Cr3+

Вывод:
Электролиз  CrCl3 с использованием хромового анода сводится к переносу хрома с анода на катод.