166325 (Примеры решения задач по реакциям электролиза)
Описание файла
Документ из архива "Примеры решения задач по реакциям электролиза", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "166325"
Текст из документа "166325"
Методическое пособие
Примеры решения задач по реакциям электролиза
Задача №1
При электролизе 1л раствора хлорида меди (II) на катоде выделилась медь массой 12,7г. Вычислите объем газа (н.у.), выделившегося на аноде, если плотность раствора близка к 1 г/мл.
Решение
Vр-ра CuCl2=1л
1г/мл
m(Cu)=12,7г
V (Cl2) - ?, н.у.
раствор CuCl2 = Cu2++2Cl –
(H2O)
н а катоде : Cu2+, H2O(H+)
на аноде : Cl –, H2O
1 2 2 C u2+ + 2 Cu0
1 2 2 Cl— - 2 Cu20
C u2+ + 2Cl – Cu0 + Cl2
m=12,7г V-?
Cu Cl2 = Cu↓ + Cl2↑
раствор М=64 г/моль Vm=22,4 л/моль
1 моль 1 моль
1) V(Cl2) = (Cl2) Vm
2) ,
V (Cl2) = 0,198 моль 22,4 л/моль = 4,44 л
Ответ: V (Cl2) = 4,44 л (н.у.)
Задача №2
При электролизе водного раствора нитрата серебра (I) на аноде выделилось 13,44л кислорода (н.у.). Определите массу выделившегося на катоде серебра, если выход серебра составил 90% от теоретически возможного, а выход кислорода – количественный.
Решение
Vпр (О2)=13,44л
(О2) = 100%
(Ag) = 90%
m ( Ag) - ?
раствор
AgNO3 = Ag2++NO3 –
(H2O)
н а катоде : Ag+, H2O(H+)
на аноде : NO3 –, H2O
4 4 2 A g2+ + 1 Ag0 NO3— 1 4 2H2O - 4 O20+4H+
4 Ag+ + 2H2O 4Ag0 + O20 + 4H+
+4NO3— +4NO3—
=90% =100%
ί mпр=? Vпр = 13,44л
4AgNO3+2H2O = 4Ag↓ + O2↑+ 4HNO3
М=108 г/моль Vm=22,4 л/моль
4 моль 1 моль
1) т(O2) = пр(O2) =
2) 4 0,6моль = 2,4моль
3) mТ (Ag) = 2,4 моль 108 г/моль = 259,2г; mпр (Ag) = mТ (Ag) (Ag)
4) mпр (Ag) = 259,2г 0,9 = 233,3г
Ответ: mпр (Ag) = 233,3г
Задача №3
При электролизе водного раствора хлорида цинка на катоде выделился цинк массой 68,25г, а на аноде – хлор объемом 28,22л (н.у.). Определите выход цинка, если выход хлора составил 90% от теоретически возможного.
Решение
mпр (Zn)=68,25г
Vпр (Cl2)=28,22л
(Cl2) = 90%
(Zn) - ?
раствор
ZnCl2 = Zn2++2Cl –
1 2 2 Zn2+ + 2 Zn0
1 2 2Cl— - 2 Cl20
Z n2+ + 2Cl— Zn0+Cl2 0
(H2O)
на катоде : Zn2+, H2O
на аноде : Cl –, H2O
= ?
mпр=68,25г =90%, Vпр=28,22л
ZnCl2 = Zn↓ + Cl2↑
(HO2 ) М=65 г/моль Vm=22,4 л/моль
1 моль 1 моль
1) (Zn) = ; 2) mТ(Zn) = (Zn) M(Zn);
3) ; Т(Zn) = Т(Cl2)
4) ; 5)
6) (Cl2) = ; 7) mТ(Zn) = 1,4моль 65 г/моль = 91г
8) (Zn) =
Ответ: У(Zn) = 0,75 (75%)
Задача №4. Определите массу медного купороса, помещенного в электролизёр, если при электролизе его водного раствора выделился кислород объемом 5,71 (н.у.), выход которого ставил 85% от теоретически возможного.
Решение
Vпр(O2)=5.71л
(н.у.)
(О2) = 85%
m(CuSO45H2O) -?
раствор
CuSO4 = Cu2++ SO42–
2 4 2 Cu2+ + 2 Cu0
1 4 2H2O - 4 O20 + 4H+
2 Cu2+ + 2H2O 2Cu0 + O20 + 4H+
+2SO42- + 2SO42–
(H2O)
на катоде : Cu2+, H2O
на аноде : SO4–, H2O
m = ?
M = (CuSO4 5H2O) = 250г/моль
2CuSO4 + 2H2O = 2Сu↓ + O2↑ + 2H2 SO4
М=160 г/моль Vm=22,4 л/моль
2 моль 1 моль
1) m(CuSO4 5H2O) = (CuSO4 5H2O) M(CuSO4 5H2O)
2) (CuSO4 5H2O) = (CuSO4)
3) ;
4)
5)
6)
7) (CuSO4) = 0,3 моль 2 = 0,6 моль = (CuSO4 5H2O)
8) m(CuSO4 5H2O) = 0,6 моль 250 г/моль = 150г
Ответ: m(CuSO4 5H2O) = 150г.
Задача № 5
Через электролизер, содержащий раствор гидроксида калия объемом 300мл с массовой долей вещества 22,4% (плотность 1,2 г/мл), пропустили электрический ток. Рассчитайте массовую долю гидроксида калия в растворе после отключения тока, если известно, что на катоде выделился газ объемом 89,6л (н.у.)
Решение
Vр-ра КОН = 300мл
= 22,4%
= 1,2 г/мл
V(H2) = 89,6л
н.у.
(КОН) -?
раствор
КОН = К++ OН– (среда щелочная)
2 4 2 2H2O +2 H20 + 2OH—
1 4 4OH—- 4 O20 + 2H2O
4 H2O+4OH— 2H20 + 4OH—+O20+2H2O
(H2O)
на катоде : К+, H2O
на аноде : OH–, H2O
ί V = 89,6л
2H2O = 2H↑ + O2↑ (1)
(р-р КОН) Vm=22,4 л/моль
2 моль
1) (КОН) – массовая доля щелочи в растворе после реакции электролиза, которая зависит от содержания гидроксида калия в исходном растворе (она не изменяется в ходе электролиза) и массы воды, которая подверглась электролизу.
(КОН) =
2) mконечн. р-ра КОН = mисход. р-ра КОН – m1(H2O)
3) m1(H2O) = 1(H2O) M(H2O)
;
m1(H2O) = 4моль 18 г/моль = 72г
4) mисход. р-ра КОН = V р-ра КОН = 300мл 1,2г/мл = 360г
5) mисход. ( КОН) = ( КОН) mисход. р-ра КОН = 0,224 360мл = 80,64г
6) ( КОН)
Ответ: после электролиза ( КОН) = 0,28 (28%)
Задача №6
При электролизе 16г. расплава некоторого соединения
водорода с одновалентным элементом на аноде выделился водород количеством вещества 1 моль.
Установите формулу вещества, взятого для электролиза.
Решение
I I
m(Эл Н)=16г
(H2) = 1моль
Эл Н - ?
По условию, водород выделяется на аноде, значит, его ионы имеют отрицательный заряд, а искомый элемент имеет положительный заряд. Ясно, что ЭЛН – гидрид.
расплав
2 2 1 Эл+ +1 Эл0
2 2 2H– - 2 Н20
2 Эл+ + 2Н – 2Эл0 + Н20
Э л Н = Эл1++Н 1–
на катоде : Эл1+
на аноде : H 1–
m=16г ί =1моль
2ЭлН = 2Эл↓ + Н2↑
расплав 1 моль
2 моль
1) Mr(ЭлН) = (х + 1) а.е.м
2)
3)
4)
5) х+1=8
х =7, Аr(Эл)=7, значит Эл – лимит
Ответ: ЭлН – LiH, гидрид лития
Задача № 7
Электролиз 400мл. 6%-ного раствора сульфата меди (II) (плотность 1,02г/мл) продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 10г. Определите массовые доли соединений в оставшемся растворе и массы продуктов, выделившихся на инертных электродах.
Решение
Vр-ра CuSO4= 400мл
= 6%
= 1,02 г/мл
∆mр-ра = 10г
н.у.
?
См. схему реакции электролиза и электронные полуреакции в задаче №4, часть VII
= 1,02 г/мл
Vр-ра=400мл
mр-ра = 10г
ί m - ? m - ?
2CuSO4 + 2H2O = 2Сu↓ + O2↑ + 2H2 SO4 (1)
раствор М=64г/моль М=32г/моль М=98 г/моль
М=160 г/моль Vm=22,4 л/моль
2 моль 2моль 1 моль 2 моль
1) mр-раCuSO4 = Vр-ра = 400мл 1,02г/мл = 408г = mр-ра до реакции
2) (CuSO4 ) =
3) По условию процесс продолжается до тех пор, пока масса не уменьшилась на 10г, значит на электродах выделилось 10г веществ – меди и газообразного кислорода.
4) По уравнению реакции:
Пусть 1 часть продуктов (Cu и О2) содержит х моль вещества,
тогда моль; моль
5) m(O2) = 32x , г
m(O2) = 32x , г m(O2) + m(Cu) = 10
32(x) + 64 2x = 10
160x = 10
x = 0,0625
Значит: m(O2) = 32 г/моль 0,0625 = 2г
m(Cu) = 64 г/моль 2 0,0625 моль = 8г
6) m1(H2SO4) = (H2SO4) М(H2SO4)
7) (H2SO4) = (Cu) = 2 0.0625 моль = 0,125 моль
8) m1(H2SO4) = 0,125 моль 98 г/моль = 12,25г
9) mобщ. (CuSO4) = mр-раCuSO4 (CuSO4) = 408г 0,06 = 24,48г
10) m1(CuSO4) = (CuSO4) М(CuSO4)
(CuSO4) (Cu) = 2 0,0625 моль = 0,125 моль
m1(CuSO4) = 0,125 моль 160 г/моль = 20г
11) mизбытка(CuSO4) = 24,48 – 20г = 4,48г
12) mр-ра после реакции = mр-ра до реакции - m(Cu; O2) = 408г – 10г = 398г
13) (CuSO4) = 0,0112 (1,12% CuSO4 в оставшемся растворе)
14) (Н2SO4) = 0,0308 (3,08% Н2SO4 в оставшемся растворе)
Ответ: На электродах выделилось: m(Cu) = 8г; m(O2) = 2г; в оставшемся растворе: (CuSO4) =0,0112 (1,12%)
(Н2SO4) = 0,0308 (3,08%)
Задача № 8
При электролизе раствора хлорида металла катион которого двухзаряден, на катоде выделилось 0,16г металла. При растворении этой массы металла в концентрированной азотной кислоте выделился бурый газ объемом 0,112 (н.у.) Определите состав хлорида и его массу в растворе.
Решение
II
MeCl2
m(Me) = 0,16г
m(NO2) = 0,112л
н.у.
MeCl2 - ?
m(NCl2) - ?
1) По условию, на катоде выделяется чистый металл, значит этот металл может находиться в ряду активности металлов «после водорода» раствор
MeCl2 = Ме2++ 2Cl– m=0,16г
1 2 2 Me2+ +2 Me 0 (по условию)
1 2 2Cl— - 2 Cl 0
M e2+ + 2Cl — Me 0 + Cl 0
( H2O)
на катоде : Me2+, H2O (H+)
на аноде : Cl –, H2O
2) По условию реакции (1) нельзя однозначно вычислить (MeCl2), так как в условии задачи нельзя не говорится о том, что процесс электролиза прошел до конца, поэтому основные расчеты проводим по уравнению реакции (2)
ί m = 0,16г
MeCl = Me ↑ + Cl2↓ (1)
(H2O)
m = 0,16г II V = 0,112л
Me + 4HNO3 = Me(NO3) + 2NO2↑ + 2H2O2 (2)
1 моль (конц.) (по условию)
Vm=22,4л/моль
2 моль
1 2 2 Me0 +2 Me 2+
2 1 2 NO3— + 2Н+ + NO20 + H2O
M e0 + 2 NO3— + 4Н+ Me 2+ + 2NO2 0 + 2H2O
+ 2NO3— + 2NO3—
в-ль; ок-е
ок-ль; в-е
3) (NO2) =
4) ; (Me) = = 0,0025 моль
-
M(Me) =
Этот металл – медь (валентность – II), выделяется на катоде из растворов солей, с HNO3 (конец) реагирует с выделением NO2 , что соответствует условию задачи).
Хлорид металла - CuCl2 – хлорид меди (II)
-
m(CuCl2) = (CuCl2) M(CuCl2)
(CuCl2) = (Cu) = 0,0025 моль
m(CuCl2) = 0,0025 моль 135 г/моль = 0,34г
Ответ: CuCl2 ; m(CuCl2) = 0,34г
Задача № 9
1000г 5,1% - ного раствора нитрата серебра подвергнуто электролизу, при этом на катоде выделилось 10,8г вещества. Затем в электролизер добавили 500г 13,5% вещества. Затем в электролизер добавили 500г 13,5% -ного раствора хлорида меди (II). Полученный раствор снова подвергли электролизу до выделения на аноде 8,96л газа (н.у.). Определите массовые доли веществ в конечном растворе.
Решение