КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Пример решения 6.3Из расплава соли металла, при использовании растворимого анода. Из раствора соли металла, при использовании нерастворимого анода. Из раствора соли металла, при использовании растворимого анода.
6.3.1. Пусть электролиз происходит в растворе Fe(NO3)2; I = 2 A; τ = 40 мин; BТ = 35 %; анод – растворимый из железа. Чтобы определить наличие в растворе заряженных частиц, записываем уравнение диссоциации соли и уравнение реакции гидролиза: Fe(NO3)2 = Fe2+ + 2(NO3); Fe(NO3)2 + 2H2O = Fe(OH)2 + 2HNO3; Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+, pH < 7.
На катоде происходит восстановление, т.е. принятие электронов. Так как электроны это отрицательно заряженные частицы, то из записанных выше реакций принять электроны могут Fe2+ и Н+. На аноде происходит окисление, т.е. отдача электронов. Отдавать электроны могут частицы (NO3), полярные молекулы Н2О, а также сам материал анода – Fe. Бóльшей способностью к отдаче электронов обладает металл (Fe). Металлы являются восстановителями, так как в их кристаллической решетке содержится большое количество свободных электронов. Исходя из рассмотренного, укажем молекулы и ионы, которые могут разряжаться на аноде и катоде. Следует при этом учитывать, что число принятых и отданных электронов должно быть одинаковым.
(–) Катод (+) Анод
← Fe2+ → H2O ← H+ → (NO3) → Fe0 Fe2+ + 2 = Fe0 2H+ + 2= H2 2Fe0 - 4= 2Fe2+.
6.3.2. Водный раствор Fe(NO3)2 (нерастворимый анод, например Pt). Проанализируем, какие изменения произошли в системе. В вышеприведенном перечне элементов для катода и анода теперь отсутствует Fe0, а Pt как нерастворимый электрод только пропускает через себя электроны. Следовательно, катодные реакции сохраняются прежними, а на аноде конкурируют Н2О и (NO3). Для простейшего объяснения следует иметь в виду, что частица (NO3)имеет более сложную структуру, чем Н2О, поэтому на аноде электроны будет отдавать кислород воды. То же самое будет происходить, если в вашем варианте задания окажется не нитратная соль, а сульфат, например, FeSO4, то в этом случае тоже разрядке подвергается Н2О, а не (SO4)2-. Если в предложенном варианте используются галогениды, то учитывая, что Н2О по структуре сложнее, в анодной реакции отдавать электроны будут галогениды, например: 2Cl– 2→ Cl. Записываем реакции на аноде и катоде для раствора Fe(NO3)2 с нерастворимым анодом:
(–) Катод (+) Анод (нерастворимый) ← Fe2+ → H2O ← H+ → (NO3) Fe2+ + 2 = Fe0 2H+ + 2= H2 2H2O - 4= O2 + 4H+.
На катоде восстановление водорода возможно при малых значениях перенапряжения (η) на данном металле. При необходимости используются табличные данные.
6.3.3. Расплав Fe(NO3)2 (растворимый анод Fe0). В расплаве происходит диссоциация: Fe(NO3)2 = Fe2+ + 2(NO3). Ввиду отсутствия воды гидролиз не происходит и ионы Н+ не образуются.
(–) Катод (+) Анод ← Fe2+ → (NO3) → Fe0 Fe2+ + 2→ Fe0 Fe0 - 2→ Fe2+.
Таким образом, при электролизе следует учитывать следующие закономерности: а) на аноде происходит процесс окисления, поэтому в первую очередь должны реагировать более сильные восстановители – вещества, имеющие наиболее отрицательные значения потенциалов; б) на катоде происходит процесс восстановления, поэтому в первую очередь должны реагировать более сильные окислители – вещества, имеющие наиболее положительные значения потенциалов. Расчет массы Fe (m), выделившегося на катоде, проводим по формуле, отражающей закон Фарадея: m (Fe) = α · I · τ · BТ, α = , где α – электрохимический эквивалент вещества, А – атомная масса металла; z – его валентность; F – число Фарадея (96500 Кл/моль); I – сила тока, τ – время электролиза в секундах; ВТ – выход по току вещества,
ВТ = .
Тогда масса железа, выделившегося на катоде, рассчитывается следующим образом: m (Fe) = = 0,486 г.
Таким образом, выделяется 0,486 г железа.
Таблица VI.1
Таблица VI.2
Таблица VI.3
Список литературы 1. Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Высш. шк., 2000. – 558 с. 2. Фролов В.В. Химия. – М.: Высш. шк., 1986. – 541 с. 3. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высш. шк., 2001. – 743 с. 4. Романцева Л.М., Лещинская З.Л. Сборник задач и упражнений по общей химии. – М.: Высш. шк., 1991. – 288 с. 5. Контрольные задания по курсу химии /Амирханова Н.А., Попов В.И., Белоногов В.А. и др. – Уфа: УГАТУ, 2000. – 52 с. 6. Лабораторные работы по химии /Под ред. Н.А. Амирхановой. – Уфа: УГАТУ, 1999. – 292 с. 7. Сборник задач по химии /Под ред. Н.А. Амирхановой. – Уфа: УГАТУ, 2002. – 112 с.
Дата добавления: 2014-10-23; Просмотров: 669; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |