Меню

Koh h2o по электрическому току

Электролиз водного раствора КВr

Ионы калия обладают меньшей окислительной способностью, чем вода. Поэтому на катоде происходит восстановление воды, а на аноде – окисление брома, которые обладают большей восстановительной способностью, чем вода.

катод K + , HOH; 2H2O + 2e → H2 + 2OH – в-е, о-ль PH > 7

анод Br – , HOH; 2Br – – 2e = Br2 о-е, в-ль

катионы активного металла калия, которые не восстанавливаются на катоде, накапливаются в прикатодном пространстве.

В целом процесс выражается уравнением

4. Электролиз водного раствора СuCl2.

В растворе хлорид меди (II) диссоциирует на ионы: CuCl2 « Cu 2+ + 2Cl –

Значение стандартного электродного потенциала меди (0,34В) положительно, следовательно, ионы меди(II) будут легко восстанавливаться в водных растворах: катод (-) Сu 2+ + 2e ® Сu .

Хлорид -анионы, как и многие анионы бескислородных кислот, окисляются в водных растворах: анод (+) 2 СI – -2e® С12

Суммарное уравнение процесса:

1 2 Cl – – 2e ® Cl2 o-e, в-ль; В

1 Cu 2+ + 2е ® Cu в-е, о-ль; В

Задача 503

Вычислить массу серебра, выделившуюся на катоде при пропускании тока силой 6А через раствор нитрата серебра в течение 30 мин.

Соотношения между количеством прошедшего электричества и количеством вещества, выделившегося при электролизе, были открыты английским физиком М. Фарадеем в 30-х годах XIX века.

Первый закон. Количества веществ, превращенных при электролизе, пропорциональны количеству электричества, прошедшего через электролит.

Второй закон. При прохождении одного и того же количества электричества через различные электролиты количества различных веществ, испытывающие превращение у электродов, пропорциональны химическим эквивалентам этих веществ.

Для выделения или превращения с помощью тока 1г-экв любого вещества необходимо всегда одно и то же количество электричества, называемое числом Фарадея.

Выразим законы Фарадея общим уравнением: ,

где m – масса продукта электролиза, г; I – сила тока, А; t – время, с; F – число Фарадея – 96500 к/г-экв; Э – химический эквивалент, г/г-экв.

Вычисляем массу, выделившуюся на катоде, серебра:

Задача 509

Найти объем кислорода (условия нормальные), который выделится при пропускании тока силой 6А в течение 30 мин через водный раствор KOH.

При вычислении объемов выделившихся газов представим уравнение Фарадея в следующей форме: ,

где V – объем выделившегося газа, л; Vэ – его эквивалентный объем, л/моль.

Поскольку при нормальных условиях эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, а кислорода — 5,6 л/моль, то получим

Задача 515

При электролизе водного раствора АgNO3 с нерастворимым анодом в течение 50 мин при силе тока в 3,0 А на катоде выделилось 9,6 г серебра. Вычислить выход по току.

При практическом проведении электролиза действительный расход тока, вследствие протекания тех или иных побочных процессов, обычно превышает количество его, рассчитанное согласно закону Фарадея. Поэтому на практике часто приходится иметь дело с коэффициентом использования тока, или с так называемым выходом по току (η – эта).

Выходом по току называется отношение количества практически выделенного при электролизе вещества к тому количеству его, которое должно было бы выделиться согласно закону Фарадея.

Выход по току находим как ,

Задача 532

Сколько времени нужно пропускать ток силой 2,0 А через раствор сульфата никеля, чтобы покрыть металлическую пластинку 200 см 2 слоем никеля, толщиной 0,01 мм, если плотность никеля 8,9 г/см 3 . Выход по току составляет 90 %.

Объем покрытия V=S×h = 200× 0,001= 0.2 см 3

Масса будет равна mфакт = V × r = 0,2 ×8,9 = 1,78 г.

Эквивалентная масса никеля Э = 29,345 г/моль.

относительно t и подставляя в него числовые значения, находим = 3251 с = 54,19 мин.

Итак, при практическом осуществлении электролиза часто наблю­даются кажущиеся отклонения от закона Фарадея. Чаще всего они проявляются при катодном восстановлении электроотрицательных металлов, когда часть электрического тока расходуется на разряд ионов водорода.

Законы электролиза относятся к электролизу растворов, расплавов и твердых электролитов с чисто ионной проводимостью.

Задача 533

Определить толщину слоя металла – Pt ( в миллиметрах), нанесенного на другой металл гальваническим методом. Исходный электролит H2[PtCl6]. Площадь поверхности металлической пластинки 250 см 2 , плотность пластины 21,47 г/см 2 . Время электролиза 45 мин, ток силой 0,2 А, выход по току составляет 90%.

Читайте также:  Два тиристора переменный ток

Зная выход по току, определяем количество выделенного при электролизе вещества:

Тогда объем покрытия: и толщина слоя: .

При выполнении задания рекомендуется использовать методические указания [1].

В задачах (472–502) разобрать процессы, протекающие у электродов при электролизе водных растворов веществ, для каждого из них составить общее уравнение реакции

№ задачи Вещества
Na2SO4, Cd(NO3)2, KBr, CuCl2
ZnSO4, NaCl, SnCl2, KNO3
BaCl2, FeSO4, K3PO4, ZnJ2
Sr(NO3)2, Cr2(SO4)3, AuCl3, RbCl
Ca(NO3)2, PdCl2, CoSO4, LiCl
FeCl3, MgSO4, Cd(NO3)2, CaJ2
Na2CrO4, SnSO4, HgCl2, BaBr2
K2SO3, NiSO4, CuJ2, MgCl2
Pb(NO3)2 , H2SO4 , HgCI2, KBr
KOH, CuSO4, МgJ2, SnCl4
Ba(OH)2, SrCI2, SnBr2, Zn(NO3)2
HNO3, РЬ(СН3СOO)2, RbCI, ZnBr2
Sr(ОH)2, BaCl2, СuJ2 , Fe2(SO4)3
H3PO4 , TlNO3, CaJ2, ZnBr2
NaOH, Ni(NO3)2, KCl, PtCl2
Co(NO3)2, RbOH, MgCl2, AuCl3
LiCl, H2SO4, ZnBr2, Ag3PO4
NiSO3, FeS, RbOH, CdCrO4
Cu(OH)2, H4PtO4, KJ, CaSO4
LiF, KNO3, TlCl, BaSO4
PbSO4, CuS, Hg2(NO3)2, AgJ
Zn(OH)2, CuF2, , KClO4, H2CrO4
CsOH, HMnO4 , AICI3 , Pd(NO3)2
NiCI2, К2SO4, Ве(OН)2 , CH3COOH
MgCl2 , RbClO4, NaNO3 , HgS
BiCl3, HBr , Mg(OH)2 , BaCO3
ZnS, MgCO3, Sn(NO3)2 , TiCl4
CaSO4, H2CO3, Sr(OH)2, СоBr2
KMnО4, Bi(NO3)3, PbS , FeSO3
Cr(ClО4)3, Na2S , НСl, KVO3
Ag3PO4, NaNO3, CaCl2, PbJ2

В задачах 503–508 вычислить массу вещества, выделившуюся при пропускании тока через раствор в течение времени:

№ задачи Процесс Ток, А Время, мин
Осаждение серебра из раствора AgNO3 Осаждение меди из раствора СuSО4 Осаждение золота из раствора АuС13 Осаждение олова из раствора SnSO4 Осаждение меди из раствора CuCI2 Осаждение меди из раствора Сu(NО3)2 6,0 1,5 1,5

В задачах 509–514 найти объем газа (условия нормальные), который выделится при пропускании тока в течение определенного вре­мени через водный раствор соли

№ задачи Процесс Ток, А Время, мин
Выделение кислорода из водного раствора КОН Выделение водорода из водного раствора КОН Выделение водорода из H2SO4 Выделение кислорода из раствора NаОН Выделение водорода из раствора HNO3 Выделение хлора из раствора NaCI 1,5

В задачах 515–524 вычислить выход по току при электролизе по следующим данным:

№ задачи Процесс Ток, А Время, мин Изменение массы электрода, г
Осаждение серебра из раствора AgNO3 3,0 +9,6
Осаждение меди из раствора CuSO4 2,5 +0,72
Осаждение никеля из раствора NiSO4 10,0 +53,21
Осаждение цинка из раствора ZnSO4 3,0 +0,46
Осаждение меди из раствора Na[Cu(CN)2] 10,0 +58,2
Растворение меди на аноде 2,0 -16,0
Растворение серебра на аноде 3,0 -8,3
Растворение никеля на аноде 5,0 -0,90
Выделение хлора на аноде 1,05 1,25
Осаждение магния из расплава MgCl2 0,034 0,1869

В задачах 525–532 определить время, необходимое для нанесения слоя одного металла на другой гальваническим способом

№ задачи Осажденный металл Плотность метала, г/см 3 Толщина слоя, мм Площадь поверхности, см 2 Ток, А Выход по току, % Электролит
Ni 8.90 0.01 2.0 NiSO4
Cu 8.93 0.05 5.0 CuSO4
Zn 7.14 0.25 ZnSO4
Ag 10.49 0.02 0.5 Na[Ag(CN)2]
Au 19.32 0.001 0.25 K[Au(CN)2]
Cd 8.64 0.05 CdSO4
Pt 21.47 0.001 0.2 H2[PtCl6]
Pb 11.30 0.01 2.0 Pb[BF4]2

В задачах 533–540 определить толщину слоя металла (в миллиметрах), нанесенного на другой металл гальваническим методом

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



Гидроксид калия: способы получения и химические свойства

Гидроксид калия KOH — неорганическое соединение. Белый, гигроскопичный, плавится и кипит без разложения. Хорошо растворяется в воде.

Относительная молекулярная масса Mr = 56,11; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2, 044; tпл = 404º C; tкип = 1324º C

Способы получения

1. Гидроксид калия получают электролизом раствора хлорида калия :

2KCl + 2H2O → 2KOH + H2 + Cl2

Читайте также:  Определите ток в цепи если напряжение равно 90 вольт а сопротивление нагрузки 20 ом

2. При взаимодействии калия, оксида калия, гидрида калия и пероксида калия с водой также образуется гидроксид калия:

2K + 2H2O → 2KOH + H2

2KH + 2H2O → 2KOH + H2

3. Карбонат калия при взаимодействии с гидроксидом кальция образует гидроксид калия:

Качественная реакция

Качественная реакция на гидроксид калия — окрашивание фенолфталеина в малиновый цвет .

Химические свойства

1. Гидроксид калия реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

2. Гидроксид калия реагирует с кислотными оксидами . При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

3. Гидроксид калия реагирует с амфотерными оксидами и гидроксидами . При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли:

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

4. С кислыми солями гидроксид калия также может взаимодействовать. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли:

5. Гидроксид калия взаимодействует с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).

При этом кремний окисляется до силиката и выделяется водород:

Фтор окисляет щелочь. При этом выделяется молекулярный кислород:

Другие галогены, сера и фосфордиспропорционируют в растворе гидроксида калия:

Сера взаимодействует с гидроксидом калия только при нагревании:

6. Гидроксид калия взаимодействует с амфотерными металлами , кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

В растворе образуются комплексная соль и водород:

2KOH + 2Al + 6Н2О = 2K[Al(OH)4] + 3Н2

7. Гидроксид калия вступает в обменные реакции с растворимыми солями .

Хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом калия с образованием хлорида калия и осадка гидроксида меди (II):

2KOH + CuCl2 = Cu(OH)2↓+ 2KCl

Также с гидроксидом калия взаимодействуют соли аммония .

Например , при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида калия образуются хлорид калия, аммиак и вода:

NH4Cl + KOH = NH3 + H2O + KCl

8. Гидроксид калия проявляет свойства сильного основания. В воде практически полностью диссоциирует , образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

KOH ↔ K + + OH —

9. Гидроксид калия в расплаве подвергается электролизу . При этом на катоде восстанавливается сам литий, а на аноде выделяется молекулярный кислород:

4KOH → 4K + O2 + 2H2O

Источник

Расчет количества электричества, необходимое для электрохимического превращения одного эквивалента вещества

Задача 700.
Сколько времени потребуется для полного разложения 2 молей воды током силой 2 А?
Решение:
Для расчета времени используем уравнение закона Фарадея:

 уравнение Фарадея

Здесь m — масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества; Э — его эквивалентная масса; I — сила тока; t — время; F — постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т.е. количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.

Решим уравнение закона Фарадея относительно времени и подставим данные задачи (m = M . n = 18 . 2 = 36,
I = 2A, Э = М/2 = 18/2= 9 г/моль):

 уравнение Фарадея

Ответ: 53,61ч.

Задача 701.
Как электролитически получить LiОН из соли лития? Какое количество электричества необходимо для получения 1 т LiОН? Составить схемы электродных процессов.
Решение:
Электролитически гидроксид лития можно получить из соли литя при электролизе её водного раствора. Например, при электролизе раствора соли LiCl. Стандартный электродный потенциал системы Li + + 1 = Li 0 (-3,045 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода ионы лития будут накапливаться в катодном пространстве:

На аноде будет происходить электрохимическое окисление хлора, стандартный потеннциал которого (+1,36 В) выше, чем воды (+1,23 В). Хлор будет окисляться, потому что наблюдается значительное перенапряжение процесса окисления воды, материал анода оказывает тормозящее воздействие на его протекание:

2Cl — + 2 = 2Cl*; Cl* + Cl* = Cl2↑.

Сложив уравнения катодного и анодного процессов, получим суммарное уравнение:

2H2O + 2Cl — = H2↑ + 2OH — + Cl2↑.
у катода у анода

Таким образом, одновременно с выделением газообразного водорода (катод) и газообразного хлора (анод), образуется гидроксид лития (катодное пространство).

Количество электричества (Q = It) находим по формуле:

Читайте также:  При электросварке при напряжении 30в сила тока в дуге достигает 150а какого сопротивление дуги

 уравнение Фарадея

Здесь Э – эквивалентная масса серебра; F – постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т. е. количество электричества, необходимое для осуществления превращения одного эквивалента вещества; t – время, с; I – сила тока; m – масса выделившегося вещества.

 уравнение Фарадея

Ответ: 4 . 109 Кл.

Задача 702.
Найти объем кислорода (условия нормальные), который выделится при пропускании тока силой 6 А в течение ЗО мин через водный раствор КОН.
Решение:
При вычислении объемов выделившихся газов представим уравнение закона Фарадея в следующей форме:

 уравнение Фарадея

Здесь V — объем выделившегося газа, л; VЭ — его эквивалентный объем, л/моль;
F — число Фарадея (96500 Кл/моль); t – время (для данного процесса равно 30 . 60 = 1800 с). Поскольку при нормальных условиях эквивалентный объем кислорода равен 5,6 л/моль, то получаем:

 уравнение Фарадея

Ответ: 627мл.

Задача 703.
Найти объем водорода (условия нормальные), который выделится при пропускании тока силой в 3 А в течение 1 ч через водный раствор Н2SO4.
Решение:
При вычислении объемов выделившихся газов представим уравнение закона Фарадея в следующей форме:

 уравнение Фарадея

Здесь V — объем выделившегося газа, л; VЭ — его эквивалентный объем, л/моль; F — число Фарадея
(96500 Кл/моль); t – время (для данного процесса равно 60 . 60 = 3600 с). Поскольку при нормальных условиях эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, то получаем:

 уравнение Фарадея

Ответ: 1,25л.

  • Вы здесь:
  • Главная
  • Задачи
  • Химия-Глинка
  • Марганец и галогены. Задачи 1095 — 1096

Источник

Электролиз воды

Что такое электролиз

Для осуществления процесса электролиза в раствор или в расплав помещают два электрода, подключённых к противоположным полюсам источника тока. В качестве электродов чаще всего используется металл или графит, так как эти материалы пропускают электрический ток.

Электролиты в растворе

Рис. 1. Электролиты в растворе.

Под действием электричества электрод, подключенный к отрицательному полюсу, становится катодом, а электрод, соединённый с положительным полюсом, превращается в анод. Катод и анод притягивают противоположные ионы: к катоду направляются положительно заряженные катионы, к аноду – отрицательно заряженные анионы.

Катод является окислителем, на нём происходит процесс восстановления катионов. На аноде протекает процесс окисления: анод восстанавливает анионы и окисляется.

Процесс электролиза можно разделить на два этапа. Сначала происходит диссоциация – распад электролита (раствора или расплава) на ионы. Затем протекают реакции на электродах.

Электролиз воды

Если пропустить через воду электрический ток, жидкость начнёт диссоциироваться на составляющие молекулу воды атомы. В результате процесса электролиза воды получают кислород и водород. Однако в зависимости от природы электродов можно получить озон и перекись водорода.

Схема электролиза воды:

Схема электролиза воды

Рис. 2. Схема электролиза воды.

Вода – слабый электролит, поэтому электролиз чистой, дистиллированной воды протекает медленно или не идёт вовсе. Для ускорения процесса в воду добавляют сильный электролит, увеличивающий проводимость электрического тока.

Электролит выбирается так, чтобы исключить конкуренцию между катионами электролита и катионами воды (H + ). В противном случае водород не будет произведён. Чтобы исключить конкуренцию, необходимо подобрать электролит, катионы которого будут иметь меньший электродный потенциал, чем H + воды. На роль катиона электролита подходят:

  • Li + ;
  • Rb + ;
  • K + ;
  • Cs + ;
  • Ba 2+ ;
  • Sr 2+ ;
  • Ca 2+ ;
  • Na + ;
  • Mg 2+ .

Для исключения конкуренции анионов, наоборот, подбирают электролит с анионами большего электродного потенциала, чем анион OH – воды. В качестве такого электролита применяется щелочь для образования гидроксильного иона OH – .

Диссоциация щёлочи

Рис. 3. Диссоциация щёлочи.

Для электролиза воды используются сильные щелочи: гидроксид калия (KOH) или натрия (NaOH). В некоторых случаях применяется сильная кислота, например, H2SO4.

Что мы узнали?

Электролиз – процесс образования и оседания на электродах ионов вещества под действием электрического тока. Вода разделяется на катионы водорода и анионы кислорода. Положительные катионы движутся к катоду, отрицательные анионы – к аноду. В некоторых случаях вода диссоциируется на озон и перекись водорода. Из-за низкой способности к диссоциации в воду добавляется сильный электролит, не мешающий образованию водорода и кислорода. Чаще всего добавляется щёлочь или сильная кислота.

Источник