И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 82
Текст из файла (страница 82)
ЗАДАЧИ 1. Через раствор сульфата меди проходит ток силой 1,5 А. Определите теоретический выход меди в течение 1 ч. 2. При помощи электролиза воды требуется получить 0,6 л гремучего газа при 293 К и 740 мм рт. ст. Сколько для этого потребуется времени, если сила тока 2 А? 3. Металлический предмет требуется покрыть слоем никеля толщиной 0,3 мм.
Площадь поверхности покрываемого предмета равна 100 см'. Плотность никеля 9,0 г!смз. Сколько времени требуется пропускать ток силой 8 А, если выход по току составляет 90 %? 4. Определите расход электроэнергии на получение 1 т меди при выходе по току 96 %. 5. При электролизе 20 %-ного раствора ацетата калия при 290 К наряду с другими продуктами на аноде получается этан по уравнению реакции 2 СНа СОО =-СаНа+2 СОз+2 е. Отношение числа молекул этапа, полученного на аноде, к числу молекул водорода, полученного на катоде, равно 0,8.
Определите выход этапа по току. 6. Для восстановления нитробензола до анилина в катодное пространство поместили 20 г СаНа!ь!О 30 сма спирта, 250 см' воды, 11 г НС! и 1 г ВпС!з 2НаО. После пропускания 26,5 А ч через электролнзср со свинцовым катодом было получено 12,76 г анилина. Определите выход по току. 7. Ток последовательно проходит через сосуды с водными растворами Ад!х!Оз, СТО„К1 и НС!Оа. Какие вещества и в каких количествах выделяются на платиновых электродах в растворах СцЮ4, К! и НС!О4, если в сосуде с раствором Ай!х!Оз на катоде осадилось 0,1079 г серебра? 8.
При прохождении тока через раствор сульфата никеля на катоде выделяются никель и водород. Определите выход по току никеля, если после пропускания 0,5 А ч выделилось 17,4 см' Нв(при н. у.). 9. Если при электролизе раствора поваренной соли отделить катодное пространство от анодного, то в катодном пространстве получают едкий натр, а на анод. — хлор.
Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах, и определите выход по току щелочи, если в 70,5 л катодного раствора после электролиза в течение 6 ч при силе тока 1000 А содержалось 118 г едкого патра на каждый литр раствора. 10. При электролизе концентрированного кислого раствора сульфата аммония на аноде при низкой температуре образуется персульфат аммония. Напишите уравнение протекающей на аноде реакции и определите количество электричества, израсходованное на получение 1 кг персульфата аммония, если выход продукта по току составляет 75 %.
Какой побочный продукт и в каком количестве выделится на аноде? 11. Постройте график зависимости сдвига потенциала от плотности поляризующего тока прн электролизе раствора, содержащего 0,01 молыл СцЮ, и 1 моль?л Н,Ю,. Коэффициент диффузии ионов Сцв+ равен 1.10-' мв/с, толщина диффузионного слоя б =-- 10 мкм, 298 К. 12. При выбранных условиях перемешивания раствора плотность предельного тока осаждения меди („р из 0,02 М Сц50, составляет 20 мА?смз.
Рассчитайте потенциал медного электрода (относительно н. в. э.) при катодных плотностях тока 5, 10, 15, 18 и 19 мА?смз, если наблюдается чисто концентрационная поляризация (уяс„зо, = 0,317 при 298 К). 13. Потенциал кадмиевого катода (грк = †,0,535 В) измерен в 0,01 М растворе С4Юа (уа -.—.0,399). Определите, какую долю от предельного тока составляет ток при данном потенциале, если поляризация при осаждении кадмия чисто концентрационная. Найдите отношение тока к предельному току для потенциалов ~рк = — 0,505; — 0,490; — 0,485; — 0,480 В (298 К). 14.
Сплав серебро — медь осаждают на цианистых электролитах, содержащихся в виде ионов Сц (СЩ, и Ад (С(х!), 8 г!л меди и 2 г!л серебра (в пересчете на металлы). Определите массовый состав сплава (%), если осаждение обоих металлов ведется при предельных токах и константы диффузии ионов одинаковы. 16. Электролит содержит 10 г!л никеля и 5 г?л кобальта в виде сульфатов. Определите выход по току сплава, массу осадка и его состав, если электролиз ведется при плотности тока 20 А/дмх в течение 20 мин на электроде с площадью поверхности 10 см' и оба металла вы- 469 деляются на предельном токе. Коэффициенты массопереноса В!8 ионов%'+ иСог+ считать одинаковыми и равными 1,6.10 'см!с.
16. На монокристалле % с гранью (1П) в 0,1 М КОН, рН 13,15, при 293 К изучали кинетику выделения водорода. Были получены следующие данные: 0,225 0,265 0,300 — 3,20 — 3,00 — 2,80 г1, В..., 0,075 О,Н4 0,1оО 0,190 1ц г', А'смг .. — 4,00 — 3,80 — 3,60 — 3,40 Рассчитайте постоянные а, Ь в уравнении Тафеля.
17. При изучении кинетики выделения водорода на монокристаллах в сильнокислом растворе были получены следующие данные: 0,3 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,01!5 0,0190 0,044 0,11 0,305 0,77 1,65 3,0 0,0162 0,29 0,073 0,195 0,535 1,28 2,55 4,25 0,022 0,044 0,1! 0,29 0,75 1,72 3,15 5,2 0,037 0,072 0,19 0,51, 1,15 2,5 4,3 6,6 ч, В 20'с' !ао с га о'с сао с Л!см .
0,5 1 2 5 1О 20 50 1ОО 200 . 0,09 0,2 - 0,32 0,44 0,56 0,69 0,77 0,8 0,82 !аде с О' Определите постоянные а и Ь в уравнении Тафеля при всех температурах. Представьте экспериментальные данные на графике в координатах 1д ! — !'Т при Ч вЂ” - сопз1.
Определите эффективную энергию активации. 18. Рассчитайте выход по току никеля при электролизе раствора сульфата никеля с ам! + — — 0.1 при рН 3 и рН 6, если потенциал катода относительно стандартного водородного электрода гр = — 0,80 В. ЭФфекты деполяризации и сверхполяризации в системе никель — водород отсутствуют; константа а в уравнении Тафеля перенапряжения выделения водорода на никеле при рН 0 равна 0,62 В; стандартный ток обмена никелевого электрода !е,ги =- 3 1О ' А/смг; коэффициенты переноса для процессов разряда ионов Н+ и %'+ равны: еен, = 0,5; ищс- — — 0,29; Ьюгг =- 2,3!4Т,'(ааР) .= 0,100 В; ~рьечгс1м! — — — 0,25 В; Т = — 303 К.
!9. При изучении адсорбции малеиновой кислоты на платине при 293 К и !рр — — 0,4 В было установлено, что степень заполнения поверхности адсорбироваиным веществом Оя — — 0,3 для растворов с концентрацией с =- 1О-'; 5 10-'! 2,5 10-' моль!л достигается соответственно через 10, 25, 47 и 170 с, а степень заполнения Вя = 0,35 — за время !6, 37, 74 и 107 с.
Определите показатель степени при концентрации в кинетическом уравнении Рогинского †Зельдови. 20. При исследовании адсорбции 0,1 М раствора метанола на платине при 293,2 К было получено Проверьте выполнимость уравнения Вя = () + !1!(сг!')! 1п й 'для описания кинетики адсорбции метанола постройте график зависимости. Оя = 7' (1д !)] на платине и рассчитайте константу скорости процесса, если адсорбция подчиняется уравнению Рогинского — Зельдовича. 21. При исследовании адсорбции метанола на платиновом электроде при температурах 284, 296, 308, 319 и 345 К было найдено, что увеличение степени заполнения поверхности от Вя =- 0,35 до Вя = 0,4 происходит соответственно за 5,0; 3,0; 2,0; 1,3 и 0,6 с.
Рассчитайте среднюю энергию активации адсорбции метанола на платине при 8я ы 0,375. МНОГОВАРИАНТНЫЕ ЗАДАЧИ 4. Определите константы а и Ь,в уравнении Тафеля, если при измерении потенциала катода из данного металла против каломельного электрода (ср =- 0,281 В) в растворе заданного состава при плотностях тока !' и !" получены соответственно величины ср' и ср", № аа- ркаага Масеркал алекгродг и. мд/см' Электролат е", в мА!смг 0,2 1,325 8,0 1,372 0,8 1,5 2,5 5,0 34,0 5,0 1, 360 0,356 0,476 0,753 0,380 1,097 2. Определите константы а и Ь в уравнении Тафеля для перенапряжения выделения водорода на цинковом электроде с площадью поверхности 5 — — 4 см' из 2 н.
раствора Нг5Оа. При потенциале цинкового электрода гр относительно 1 н. каломельного электрода, равном — 1,267 В, на катоде медного кулонометра за 60 мин выделилось 9,5 мг меди, а при потенциале — 1,279 В за 30 мин — 5,94 мг меди. В условии задачи дан первый вариант, другие сведены в таблицу: № аарк- Магермал акта глексрода 1'асгеор 3, см' Ь мка сь мс 2 К адмнй 1,3 н.
НгЗОа 1,6 Цинк Кадмнй Свннец Кобальт Ннкель Тантал Роднй Олово Олово Свинец Никель Тантал 2,0 н. НгЗОа 1,3 н. НгЗОа 1,0 н. НгЗОа 1,0 н. НС! !,'О н. НС! 1,О н. НгЗОа 2,0 н. НгЗОа 2,0 н. НгЗО, 2,0 н. НгЗОа 1,О н. Н,ЗО, 1,0 н. НС1 1,0 н. НгЗОа 0,4 0,2 О,! 0,05 0,02 5,0 0,1 50 20 100 10 !О 6 50 60 60 10 11,88 4,76 9,90 5,94 5,35 9,50 57,01 4,76 7,92 1,157 1, 528 1,432 0,533 0,646 1,065 0,478 1.294 1,453 1,511 1,223 1, 375 1,554 1,576 0,635 0,705 1,026 1,156 470 471 ПРИЛОЖЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ЗАДАЧИ Таблица 1. Парахоры атомов, связей и цвцлов Р. )9' дж Аым )ьх х моль Р.)й джм м !вх Х моль Иикременты связей. циклов Атомы Связь: Углерод Водород прп: углероде кислороде 16,36 0 33,78 простая двойная гомеопаляр- иая 27,39 17,79 22,23 тройная азоте семпполяриая Ипил: трехчленный четырехчлепиый пятнчлепный 22,23 ! 0,67 5,33 1,42 — 7,1! шествчленный семнчлеппый 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
