9.1. Примеры решения задач

Пример 48.Определить количество меди, восстановившейся по реакции, при пропускании через раствор 2 Кл электричества.

Решение

В электродной реакции участвует 1 электрон, поэтому химический эквивалент меди

Масса меди, восстановившейся на катоде по реакции , согласно закону Фарадея

Пример 49. На цинковом катоде при электролизе водного раствора ZnSO₄выделяются водород и металлический цинк. Количество выделившегося водорода 210^–2г. Сила тока в цепи 10 А, а время электролиза 1 час. Определить выход цинка по току.

Решение

Выход цинка по току

,

где – доля электричества, затраченного на выделение водорода.

По закону Фарадея

.

Катодную реакцию выделения водорода можно выразить уравнением

.

Таким образом, число электронов, участвующих в реакции z=2. Молекулярная масса водорода. Подставляя эти данные и условие задачи, получаем

Выход цинка по току

.

Пример 50. Железный катод, общая поверхность которого 1000 см², опущен в раствор соли цинка. Определить толщину слоя цинка, образовавшегося на катоде за 30 мин электролиза при плотности тока 3,5 А/дм². Плотность цинка 7,15 г/см³.

Решение

Плотность тока – это сила тока, приходящаяся на единицу поверхности электрода,

Из этого соотношения следует, что сила тока при электролизе

.

При электролизе на катоде образуется металлический цинк по реакции

Следовательно, z=2 и масса выделившегося цинка

Объем цинкового покрытия

При площади электрода 1000 см²толщина слоя цинка

9.2. Задачи для самостоятельного решения

150. Ток силой 1,5 А проходит через раствор в течение часа. Какова максимальная масса выделившейся на катоде меди?

Ответ: 1,778 г.

151. При электролитическом рафинировании меди током силой 50 А за 5 часов на катоде выделяется 281 г меди. Каков выход меди по току?

Ответ: 94,8%.

152. Определить валентность золота в комплексном цианиде, если при электролизе водного раствора последнего при силе тока 0,5 А за 7,5 минут выделилось 0,4598 г золота.

Ответ: 1.

153. Ток силой 2 А пропускался в течение 2 часов через водный раствор хлорной меди . Сколько меди выделилось на катоде? Сколько меди выделится на катоде в тех же условиях, если хлорную медь заменить хлористой?

Ответ: 4,741 и 9,482 г.

154. Через раствор сернокислой меди пропускался постоянный ток в течение 30 минут. Амперметр, включенный в цепь, показывал 0,4 А. Привес катода оказался равным 0,25 г. Какова ошибка в показании амперметра?

Ответ: 0,022 А.

155. Сколько времени нужно пропускать ток силой 1 А, чтобы восстановить до двухвалентного все трехвалентное железо, содержащееся в 80 мл 0,1-молярного раствора соли трехвалентного железа?

Ответ: 12,87 мин.

156. Получение хромовой кислоты в результате анодного окисления описывается уравнением

.

Сколько электричества необходимо для окисления 1 моля сернокислого хрома, если выход по току 100 %?

Ответ: 160,8 А·час.

157. В свинцовый аккумулятор залито 2 литра 5 н раствора . Рассчитать концентрацию серной кислоты после того как от аккумулятора взято 3 Ач электричества?

Ответ: 4,776 г-экв/л.

158. Через электролизер, содержащий 2 литра 15 %-ного по массе раствора , пропускался ток силой 5 А в течение 3 суток. Определить концентрациюпосле электролиза, если плотность 15 %-ного раствораравна 1,1665 г/см³.

Ответ: 15,8%.

159. Железный катод, общая поверхность которого равна 1000 см², опущен в раствор соли цинка. Какой толщины достигнет слой цинка, выделившегося на катоде за 30 минут, если средняя плотность тока равна 3,5 А/дм²? Плотность цинка 7,15 г/см³.

Ответ: 2,98·10^–3см.

160. Металлическая деталь с поверхностью 100 см²должна быть покрыта слоем электролитически осажденного никеля толщиной 0,3 мм. Сколько времени должно длиться осаждение при силе тока 3 А, если выход никеля по току равен 90%? Плотность никеля 9 г/см³.

Ответ: 9,133 часа.

161. Если при электролизе раствора сернокислого натрия отделить анодное пространство от катодного, то у катода будет накапливаться щелочь , а у анодного – кислота. Определить концентрацию кислоты в анолите и щелочи в католите, если электролиз продолжался 10 часов при силе тока 4 А. Объем католита равен 5 л, объем анолита – 8 л.

Ответ: 0,2984 и 0,0933 моль/л.

162. При прохождении тока в течение 6 минут через кулонометр с разбавленной серной кислотой выделяется 40 см³гремучего газа (измерение проводилось при 15 °С и 748 мм рт. ст.) Какова сила тока?

Ответ: 0,596 А.

163. Сколько времени нужно пропускать ток силой 2 А, чтобы выделилось из раствора 300 см³ гремучего газа при 0 °С и давлении 750 мм рт. ст.?

Ответ: 14,18 мин.

164. При электролизе кислого раствора сернокислого цинка на катоде вместе с цинком выделяется водород. Определить массу и объем водорода (при 25 °С и давлении 750 мм рт. ст.), выделившегося на катоде, если через раствор пропущено 20 А·час электричества и выход цинка по току 90 %.

Ответ: 7,46·10^–2г; 0,924 л.

165. При электролизе раствора сернокислого никеля на катоде, поверхность которого равна 200 см², образовался слой никеля толщиной 0,05 мм и выделилось 1030 см³водорода (при 20 °С и 760 мм рт. ст.). Определить выход никеля по току и силу тока, если электролиз продолжался 10 часов. Плотность никеля 9 г/см³.

Ответ: 1,052 А; 78,15%.