Задачи по химии с решениями на законы электролиза

Расчет времени электролиза, с использованием формулы выхода по току

Задача 26.
При прохождении через раствор сульфата никеля (II) тока силой 2А масса катода увеличилась на 2,4 г. Рассчитайте время электролиза, если выход по току равен 0,8. 
Решение:
Э(Ni) = 58,6934/2 = 29.3467 г/моль;
(р-р)NiSO4;
I = 2A;
m_пр.(Ni) = 2,4г; 
n = 0,8;
t - ?
1) Химизм электролиза:

NiSO₄ = Ni⁺² + SO₄^2-
K(-) Ni⁺² + 2 = Ni⁰
A(+) 2H₂O – 4 = O₂ + 4H₊
2NiSO4 + 2H₂O (elekt. power) → 2Ni + O₂ + 2H₂SO₄

Отношение массы практически полученного вещества к теоретически рассчитанной массе, выраженное в процентах, называется выходом вещества по току. Его можно определть по формуле:

n = (m_пр ^. F)/Э^.I^.t

Подставив в данное уравнение известные значения рассчитаем время электролиза, получим:

t = (m_пр. ^. F)/Э^.I^.n = (2,4г ^. 96500 c^.A/моль)/(29,3467 г/моль ^. 2A ^. 0,8) = 4932 c.

Ответ: t = 4932c.
 

Определение состава соли, расплав которой подвергли электролизу

Задача 27
При действии постоянного тока силой 6,4А на расплав соли трехвалентного металла на катоде в течение 30 мин выделилось 1,07г металла, а на аноде – выделился газ, относительная плотность паров которого по гелию составляет 17,75. Определите состав соли, расплав которой подвергли электролизу.
Решение:
D(Не) = 17,75;
I = 6,4 A;
t = 30мин = 1800с; 
m(Me) = 1,07г; 
n = 3;
M(Me) = ?
соль - ?
на катоде : Me³⁺ + 3 =  Me⁰ 
на аноде : - ?
1) По условию: D(Не) = 17,75. Значит, M(газа) = D(Не) = M(He) ^. 17,75 = 4 г/моль ^. 17,75 = 71 г/моль. Из газообразных веществ такую молярную массу имеет гах хлор Cl₂, M(Cl₂) = 71 г/моль. Значит, на аноде выделяется газообразный хлор:
на аноде : 2Cl^– -2 = 2Cl₂⁰

По формуле объединенного закона электролиза:

m = Э^.I^.t/F = М^.I^.t/n^.F = K^.I^.t, где

Э – эквивалентная масса вещества (молярная масса эквивалента); F– постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль или 96500 А^.с/моль;. I – сила тока, А; t – время проведения электролиза, с; М – молярная масса вещества; n – число отданных или принятых электронов; К – электрохимический эквивалент вещества.
 
Рассчитаем молярную массу металла М(Ме), получим:

М(Ме) = m(Me)^.n^.F/I^.t =  (1,07г ^.3 96500 А^.с/моль)/(6,4А^. 1800с) = 26,89 г/моль.

M(A1) = 27г/моль. Значит, соль – хлорид аммония A1Cl₃.

Ответ: хлорид аммония A1Cl₃.