12.2. Примеры решения типовых задач по теме
Пример 1.Сколько граммов меди выделится на катоде при пропускании через раствор сульфата меди (II) СuSO4тока силой 5 ампер в течение 10 минут?
Решение.
Определим количество протекшего через раствор электричества:
Q=I ∙ t,
где I– сила тока в амперах;t– время в секундах.
Q= 5A ∙ 600 с = 3000 А ∙ с = 3000 кулон.
Молярная масса эквивалента меди (молярная масса 64) равняется 64:2 = 32 г/моль. Следовательно, 96500 кулон выделяют 32 г меди. Искомое количество меди:
m= (32 ∙ 3000) / 965000,99 г.
Пример 2.Сколько времени нужно пропускать через раствор кислоты ток силой 10 ампер, чтобы получить 5,6 л водорода (при н.у.)?
Решение.
Молярная масса эквивалента водорода равна:
Mэкв(H) =
= 1 г/моль.
Молярная масса водорода M(H2) = 2 г/моль. Один моль молекул водорода имеет массу 2 г и занимает при н.у. объем 22,4 л. Осюда следует, что 1 моль эквивалентов водорода, имеющий массу 1 г, занимает при н. у. объем 11,2 л. Для выделения из раствора 1 моль эквивалентов необходим 1 Фарадей электричества (96500 Кл).
Находим количество электричества, которое должно пройти через раствор, чтобы из него выделилось 5,6 л водорода.
Искомое количество электричества:
11,2 л − 96500 Кл,
5,6 л − Q,
Q= (96500 ∙ 5,6) / 11,2 = 48250 кулонов.
Определим время прохождения тока:
t =Q/I= 48250/10 = 4825 с = 1 ч 20 мин 25 с.
Пример 3.При пропускании тока через раствор нитрата серебра на катоде выделилось за 10 мин. 1 г серебра. Определите силу тока.
Решение.
Масса 1 моль эквивалентов серебра равна 108 г. Для выделения 1 г серебра через раствор должно пройти 96500 : 108894 кулона. Отсюда сила тока:
I = 894 / (10 ∙ 60)1,5A.
Пример 4.Найти молярную массу эквивалента олова, если при токе 2,5 ампера из раствора хлорида олова (II) SnCl2за 30 мин. выделяется олово массой 2,77 г.
Решение.
Количество электричества, прошедшее через раствор за 30 мин. будет равно:
Q= 2,5 ∙ 30 ∙ 60 = 4500 кулонов.
Так как для выделения 1 моль эквивалентов требуется количество электричества 96500 кулонов, то молярная масса эквивалента олова:
Мэкв. (Sn) = (2,77 ∙ 96500) / 4500 = 59,4 г/моль.
12.2. Задачи и упражнения
1. Укажите номер, под которым приведена формула вещества выделяющегося на катоде при электролизе водного раствора хлорида натрия?
1) Na, 2) H2, 3) Cl2, 4) О2.
2. Под каким номером указан процесс, протекающий на катоде при электролизе водного раствора сульфата натрия?
1) 2H2О – 4e O2 + 4H+, 3) Na+ + 2e Na0,
2) 2H2О + 2eH2+ 2OH–, 4) 2H++ 2e
.
3. С каким полюсом батареи (положительным или отрицательным) должен быть соединен стальной предмет при его никелировании? Укажите номер правильного ответа:
1) с отрицательным,
2) с положительным.
4. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены формулы веществ, для которых нельзя осуществить процесс электролиза расплава:
1) NaOH, 2) Al2O3, 4) CaCO3, 8) KCl, 16) AgNO3.
5. Водный раствор, содержащий смесь нитратов меди, свинца, серебра, калия, цинка и лития с одинаковыми концентрациями, подвергли электролизу. Укажите значение молярной массы вещества, которое будет восстанавливаться на катоде в первую очередь.
6. Под каким номером приведена последовательность, в соответствии с которой на катоде будут выделяться металлы при электролизе их водных растворов, содержащих ионы Zn2+,Ag+,Cu2+одинаковой концентрации?
1) Cu Ag Zn, 2) Cu Zn Ag, 3) Zn Cu Ag, 4) Ag Zn Cu, 5) Ag Cu Zn.
7. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, при электролизе водных растворов которых на катоде выделяется только металл.
хлорид бария,
2) хлорид меди (II),
4) иодид калия,
8) нитрат серебра,
16) сульфид натрия.
8. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, при электролизе водных растворов которых на катоде выделяется только водород.
1) хлорид калия,
2) хлорид никеля (II),
4) бромид кальция,
8) нитрат серебра,
16) иодид натрия.
9. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, при электролизе водных растворов которых на катоде выделяются и водород, и металл:
1) хлорид хрома (III),
2) сульфат меди (II),
4) иодид калия,
8) нитрат серебра,
16) сульфат цинка.
10. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, при электролизе водных растворов которых на аноде выделяется кислород:
1) фторид серебра,
2) хлорид меди (II),
4) иодид калия,
8) нитрат серебра,
16) гидроксид натрия.
11. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, при электролизе водных растворов которых их массовая доля в растворе уменьшается:
1) нитрат серебра,
2) хлорид меди (II),
4) сульфат калия,
8) нитрат натрия,
16) фторид калия.
12. Укажите номер, под которым приведено название самого сильного окислителя:
1) фтор,
2) кислород,
3) концентрированная серная кислота,
4) электрический ток на аноде при электролиз,
5) электрический ток на катоде при электролизе?
13. Под каким номером указаны формулы веществ, выделяющихся на электродах при электролизе водного раствора нитрата серебра?
1) Ag и NO2, 2) H2 и O2, 3) H2 и NO2, 4) Ag и O2.
14. Под каким номером указана формула вещества, образующегося в растворе после окончания процесса электролиза раствора хлорида натрия?
1) Na, 2) H2, 3) Cl2, 4) NaOH, 5) NaClO3.
15. Под каким номером указана окраска индикатора метилоранж, которую он будет иметь в растворе у катода, при электролизе водного раствора иодида калия?
1) желтая,
2) оранжевая,
3) красная,
4) синяя.
16. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, продукты электролиза которых одинаковы как для растворов, так и для расплавов:
1) фторид серебра,
2) хлорид меди (II),
4) иодид калия,
8) хлорид ртути (II),
16) гидроксид натрия.
17. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, при электролизе водных растворов которых в окислительно-восстановительных процессах на электродах участвует вода:
1) фторид серебра,
2) бромид меди (II),
4) иодид калия,
8) хлорид ртути (II,
16) сульфат натрия.
18. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены названия веществ, при электролизе водных растворов которых можно получить щелочь:
1) хлорид магния,
2) бромид бария,
4) иодид калия,
8) хлорид ртути (II),
16) сульфат натрия.
19. При электролизе водного раствора сульфата меди (II) с медным анодом масса катода увеличилась на 320 г. Какое количество вещества ионов меди (в молях) перешло в раствор?
20. Укажите номер или сумму условных номеров, под которыми расположены формулы солей, при электролизе водных растворов которых не происходит выделение металла:
1) ZnSO4, 2) NaNO3, 4) ZnCl2, 8) Hg(NO3)2, 16) RbCl.
21. Через электролизеры с водными растворами нитрата ртути (II) и нитрата серебра пропустили одинаковое количество электричества. При этом выделилась ртуть массой 402 г. Чему равна масса, в граммах, выделившегося серебра?
22. Вычислите объем хлора в литрах (н.у.), который можно получить при электролизе расплава хлорида натрия массой 585 г считая, что хлорид натрия израсходован полностью.
23. При электролизе раствора сульфата меди с медными электродами масса катода увеличилась на 40 г. Какое количество электричества (в кулонах) было пропущено через раствор?
24. Гидроксид калия какой массы (в граммах) образуется при пропускании через раствор калийной соли 48250 кулонов электричества?
25. Кадмий какой массы выделился на катоде, если через раствор сульфата кадмия пропустили ток силой 3,35 А в течение одного часа? Ответ округлите до целого числа и дайте в граммах.
26. Серебро какой массы выделилось на катоде, если через раствор нитрата серебра пропустили электрический ток силой 0,67 А в течение 20 часов? Ответ округлите до целого числа и дайте в граммах.
27. При электролизе раствора хлорида щелочного металла образовалась щелочь массой 3,06 г и хлор объемом 336 мл (н.у.). Определите значение относительной атомной массы щелочного металла.