СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

На практике вследствие побочных процессов на электродах масса
вещества (m факт. ) может быть больше или меньше, чем рассчитанная по
закону Фарадея (m теор. ) Для характеристики отклонения от закона Фарадея
количества вещества, выделяющегося на электродах, введено понятие
“выход по току” (Вт), выраженное в процентах:
mфакт.
Вт = ⋅100% .
m
теор.
Пример 1. Определите массу цинка, которая выделится на катоде при
электролизе раствора сульфата цинка в течение 1 ч при токе 26,8 А, если
выход цинка по току равен 50 %.
M
Э
⋅ I ⋅ t
Решение. Согласно закону Фарадея m = .
96500
Масса моля эквивалентов цинка в ZnSO 4 равна
М Э = 65,38 : 2 = 32,69 г; t = 3600 с.
m Zn = 32,69 ⋅ 26,8 ⋅ 3600/96500 = 32,69 г.
Так как выход по току цинка составляет 50 %, то практически на катоде
выделится цинка
m Zn (прак) = 32,69 ⋅ 50/100 = 16,345 г.
Пример 2. Сколько граммов КОН образовалось у катода при
электролизе раствора К 2 SO 4 , если на аноде выделилось 11,2 л кислорода,
при н. у.?
Решение. Объем моля эквивалентов кислорода (н.у.) равен 22,4/4 = 5,6
л.
Следовательно, 11,2 л кислорода составляют 2 моля эквивалентов.
Столько же, т. е. 2 моля эквивалентов КОН, образовалось у катода, или
56,11⋅2 = 112,22 г (56,11 г – масса моля эквивалента КОН).
Пример 3. Какие реакции протекают на электродах при электролизе
раствора сульфата цинка: а) с графитовым анодом; б) с цинковым анодом?
Как изменится количество цинка в растворе в обоих случаях, если через
раствор пропускать ток силой 26,8 А в течение 2 часов? Выход по току на
катоде 50 %, на аноде 100 %.
Решение. В водном растворе сульфата цинка на катоде могут протекать
реакции:
Zn 2+ + 2e → Zn, E 0 = – 0,76 В,
2Н 2 О + 2е → Н 2 + 2ОН - , Е 0 = – 0,414 В.
Стандартный потенциал цинкового электрода отрицательнее, чем
водородного, однако поляризация водородного электрода больше, поэтому
происходит одновременное выделение водорода и цинка, по 50 %.
97