Приклади розв’язування типових задач

Приклади розв’язування типових задач

Приклад 1. Для гравіметричного визначення міді наважку сплаву масою
0, 6578 г розчинили та через одержаний розчин упродовж 20 хв. пропускали струм силою 0, 20 А, внаслідок чого на катоді кількісно виділилася мідь. Вихід за струмом становив 80 %. Визначити масову частку (%) міді в сплаві.

Розв’язування

У процесі електролізу розчину на катоді відбувається процес:

 

 

За законом Фарадея обчислюють масу міді, яка в процесі електролізу повинна виділятися на катоді. Час електролізу виражають у секундах:

 

 

Враховуючи, що вихід за струмом становить 80 %, реально на катоді виділятиметься значна менша кількість міді, а саме:

 

 

Масова частка купруму у сплаві становить

 

 або

Відповідь: 9, 6 %.

 

Приклад 2. При якому значенні потенціалу (відносно насиченого каломельного електрода) концентрація нікелю зменшиться до 10^-5 моль/л у розчині:

а) розчині  у хлоратній кислоті;

б) розчині  з рівноважною концентрацією , яка дорівнює 0, 0100 моль/л:

 

 

в) розчині  з рівноважною концентрацією , яка дорівнює 0, 0100 моль/л (  - аніон ЕДТА)?

Розв’язування.

 

а)

 

 

 

 

б)

 

 

в)

 

 

 

 (з довідника)

 

 

 

Відповідь: а) – 0, 640 В; б) – 0, 974 В; в) – 1, 13 В.

 

Приклад 3. Обчислити напругу розкладу 0, 1 М розчину CuSO₄, рН якого 1, 0. Обидва електроди платинові, перенапруга виділення кисню в цих умовах . Сила струму під час проходження електролізу становить 0, 25 А, опір розчину R = 5, 0 Ом. Яка буде напруга на момент повного виділення купруму?

 

Розв’язування

На електродах проходять такі процеси:

 

Катод: ;

Анод:  (з довідника).

 

Напругу розкладу обчислюють за рівнянням:

 

 

У це рівняння підставляють усі необхідні величини; потенціал катода обчислюють за рівнянням Нернста, де концентрація С(Cu²⁺) = 0, 1 M;

 

 

Щоб знайти напругу, під час якої досягається повне виділення купруму, проводять аналогічне обчислення, підставляючи концентрацію
С(Cu²⁺) = 10^-6 моль/л:

 

 

Відповідь: 1) 2, 86 В; 2) 3, 01 В.

 

 

Задачі для самостійного розв’язування

1. Обчислити протягом якого часу при електролізі розчину СuCl₂ виділиться
0, 125 г купруму, якщо сила струму 4, 0 А. Скільки у цьому випадку виділиться мл Cl₂ на аноді?

2. Для одержання амальгами кадмію (розчин кадмію у ртуті) методом електролізу через розчин солі кадмію пропускають струм силою 0, 5 А протягом 4 хв. Обчислити вміст кадмію в амальгамі (%), якщо для її одержання взяли ртутний катод масою 15 г.

3. Визначити, сіль якого тривалентного металу була у розчині, якщо після електролізу, який проводили при силі струму 3 А протягом 35 хв, на катоді виділилося 0, 5815 г металу?

4. У розчині містяться 1 М H₂SO₄, 0, 01 M CuSO₄ і 0, 01 M Ag₂SO₄. Чи можна електролітичним методом розділити ці іони, якщо густина струму на платинових електродах 0, 01 А / см², а перенапруга виділення кисню в цих умовах  = 0, 47 B?

5. У розчині містяться іони I^- і Br^-, з концентраціями 0, 040 моль/л, які в процесі електролізу виділяються на срібному аноді як нерозчині галогеніди аргентуму згідно з рівнянням:

 

Ag⁺_(тв) + X^- - e = AgX_(тв), де Х^-: I^- або Br.

 

Чи можна кількісно розділити ці іони, змінюючи потенціал срібного анода?

6. Катодне відділення комірки для внутрішнього електролізу містить 50 мл 0, 3000 моль/л розчину Cu²⁺ та мідний електрод. Цинковий електрод, що занурений в 250 мл розчину з концентрацією [Zn²⁺] = 3*10^-4 моль/л, є анодом. Опір комірки 8, 5 Ом. Визначити: а) початковий потенціал комірки до проходження струму; б) початкову силу струму, який виникає у випадку замикання електродів накоротко провідником; в) потенціал у випадку зменшення концентрації [Cu²⁺] до 1, 00*10^-5 моль/л.

7. Під час електроосадження міді концентрація [Cu²⁺] біля поверхні електрода дорівнює 1, 0*10^{-5 М, а в об’ємі розчину -1, 0*10-3} М. Обчислити концентраційну перенапругу.

8. Вісмут виділяють на катоді з розчину, який містить 0, 1500 моль/л ВіО⁺ та 0, 6000 М HClO₄. На плативому аноді площиною 20 см² перебігає реакція окиснення води. Комірка має опір 1, 3 Ом. Обчислити перенапругу виділення O₂.

9. При якій напрузі, прикладеній до електродів, з водного розчину CuSO₄*5H₂O на катоді почне виділятися купрум, якщо потенціал анода, на якому виділяється O₂, E_a = +1, 23 В, сила струму 1, 0 А, опір комірки 0, 5 Ом, а перенапруга для кисню -0, 85. Концентрація CuSO₄ у розчині 1) 0, 100 М; 2) 0, 0100 М; 3) 0, 0500 М; 4) 0, 200 М.

10. Концентрація іонів у розчині солі: 1) Zn²⁺ 0, 10 моль/л, 2) Cu²⁺
0, 00500 моль/л; 3) Cо²⁺ 0, 0200 моль/л. У розчин занурені платиновий катод та 0, 1 М каломельний електрод як анод. Яку напругу треба прикласти до електродів, щоб на катоді почав електролітично осаджуватись метал? Опір комірки 0, 5 Ом, а сила струму, який пропускають через розчин – 0, 50 А, потенціал 0, 1 М каломельного електрода 0, 334 В.

11. Яке значення потенціалу катода зумовить початок осадження ртуті з
0, 0030 М розчину Hg(NO₃)₂ та при якому потенціалі концентрація іонів Hg²⁺ понизиться до 1*10^-6 моль/л?

12. Чи можна, змінюючи потенціал катода, розділити в розчині 1) 0, 010 М іони Рb²⁺ і Cu²⁺; 2) 0, 10 М іони Ni²⁺ і Cu²⁺; 3) 0, 010 М Cu²⁺ і 0, 10 М Ag⁺, вважаючи критерієм розділення залишкову концентрацію іона, який не виділився під час електролізу, рівну 1*10^-6 моль/л?

13. Чи можна розділити та визначити цинк, купрум та вісмут y розчині, який містить 0, 0650 моль/л BiO⁺, 0, 3300 моль/л Cu²⁺, 0, 1400 моль/л Zn²⁺ та 1, 05 M HClO₄.

А. Вважаючи критерієм кількісного виділення металу зменшення концентрації його іона в розчині до 1, 00*10^{-6 М}, визначити, чи можливе розділення цих елементів у випадку контрольованого потенціалу катода;

Б. Якщо розділення можливе, обчислити інтервал ( відносно НКЕ ), в якому слід підтримувати значення потенціалу катода;

В. При якому значенні потенціалу потрібно проводити кількісне осадження другого елемента після видалення першого?

 

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: