Пример 2.

Составьте электродные уравнения процессов, протекающих на электродах при электролизе раствора сульфата никеля в случае никелевого анода.

Решение.

Материалом для анода могут служить как металлы, так и любые токопроводящие материалы, например, графит или уголь.

При электролизе сульфата никеля с никелевым анодом он будет активным (растворимым). Металл анода окисляется, в отличие от угольного электрода, который является инертным и служит только как проводник электронов. Процесс с растворимым анодом нашел широкое применение в технике.

Напишем схему электролиза сульфата никеля с никелевым анодом:

NiSO₄  Ni²⁺ + SO₄^2–

H₂O  H⁺ + OH^–

катод (); Ni²⁺; H⁺; Ni²⁺ + 2 = Ni⁰;

анод (+); Ni⁰; OH^–; SO₄^2–; Ni⁰  2 = Ni²⁺.

Пример 3.

В одном сосуде имеется раствор, содержащий ионы меди, в другом  раствор, содержащий ионы висмута. Через оба раствора пропущено одинаковое количество электричества. Сколько выделилось висмута, если масса выделившейся меди равна двум граммам?

Решение.

По второму закону электролиза Фарадея: “Массы выделившихся на электродах веществ пропорциональны молярным массам эквивалентов ”:

= .

Молярная масса эквивалента металла равна частному от деления атомной массы металла на его валентность:

т_Э (Cu) = = = 31,8 г/моль.

т_Э (Bi) = = = 69,6 г/моль.

=  m_Bi == = 4,4 г.

Задания

261. Электролиз раствора K₂SO₄ проводили при силе тока 5 А в течение 3 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, вычислите объем выделяющихся на электродах веществ.

262. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе растворов AlCl₃, NiSО₄. В обоих случаях анод угольный.

263. При электролизе раствора CuSO₄ на аноде выделилось 168 см³ кислорода (н.у.). Сколько граммов меди выделилось на катоде?

264. Сколько граммов воды разложилось при электролизе раствора Nа₂SO₄ при силе тока 7 А в течение 5 ч?

265. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2 А в течение 4 ч. Сколько граммов серебра выделилось на катоде?

266. Электролиз раствора сульфата некоторого металла проводили при силе тока 6 А в течение 45 мин, в результате чего на катоде выделилось 5,49 г металла. Вычислите эквивалентную массу металла.

267. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора KOH, расплава KOH.

268. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, в результате чего выделилось 6 л кислорода (н.у.). Вычислите силу тока.

269. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора Al₂(S0₄)₃ в случае угольного анода; в случае алюминиевого анода.

270. Какие вещества и в каком количестве выделятся на угольных электродах при электролизе раствора NaJ в течение 2,5 ч, если сила тока равна 6 А?

271. При электролизе раствора AgNO₃ масса серебряного анода уменьшилась на 5,4 г. Сколько кулонов электричества израсходовано на этот процесс?

272. Какие вещества и в каком количестве выделяются на угольных электродах при электролизе раствора KВr в течение 1 ч 35 мин при силе тока 15 А?

273. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при электролизе CuCl₂, если анод медный, если анод угольный?

274. На электролиз раствора CaCl₂ израсходовано 10722,2 Кл электричества. Вычислите массу выделяющихся на угольных электродах и образующегося возле катода веществ.

275. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора КСl; расплава КСl.

276. Сколько времени проводят электролиз раствора электролита при силе тока 5 А, если на катоде выделяется 0,1 эквивалент вещества? Сколько вещества выделится на аноде?

277. При электролизе растворов MgSO₄ и ZnCl₂ соединенных последовательно с источником тока, на одном из катодов выделилось 0,25 г водорода. Сколько граммов вещества выделится на другом катоде; на анодах?

278. Чему равна сила тока, если при электролизе раствора MgCl₂ в течение 30 мин на катоде выделилось 8,4 л водорода (н.у.). Вычислите массу вещества, выделяющегося на аноде.

279. Сколько граммов H₂SО₄ образуется возле анода при электролизе раствора Na₂SO₄, если на аноде выделяется 1,12 л кислорода, измеренного при н.у.? Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде.

280. Вычислите силу тока, зная, что при электролизе раствора KOH в течение 1 ч 15 мин 20 с на аноде выделилось 6,4 г кислорода. Какое вещество и в каком количестве выделяется на катоде?

Коррозия металлов

Пример 1.

Железная пластинка, погруженная в раствор серной кислоты, медленно разрушается, выделяя водород. Если к железной пластинке в растворе прикоснуться платиновой проволокой, то водород начинает выделяться на платине, а железо – разрушаться интенсивнее. Дайте объяснение этому явлению.

Решение.

Процесс самопроизвольного разрушения металла, вызываемый химическим или электрохимическим взаимодействием его с окружающей средой, называется коррозией.

При погружении железной пластинки в раствор серной кислоты протекает окислительно-восстановительная реакция:

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂,

Fe⁰ – 2 = Fe²⁺ – окисление,

2H⁺ + 2 = H₂ – восстановление.

Если к железной пластинке прикоснуться платиновой проволокой, то в среде электролита возникает в месте контакта металлов гальванический элемент, появляется электродвижущая сила и окислительно-восстановительная реакция ускоряется. Железо в этом элементе – анод, оно окисляется и разрушается; платина – катод, на ней протекает восстановление ионов водорода. Такой вид электрохимической коррозии называется микрогальванокоррозией. Схема коррозии железа в контакте с платиной в среде серной кислоты имеет вид:

Fe / H₂SO₄ / Pt ,

анод (Fe)  Fe⁰ – 2 = Fe²⁺ – окисление,

катод (Pt)  2H⁺ + 2 = H₂ – восстановление,

Fe²⁺ + SO₄^2– = FeSO₄.