1,5 Моля k2Cr2o7 содержится в 1 л раствора
Х молей –«– –«– –«– –«– в 1500 л –«–
Х =
=
2250 молей;
3. Из уравнения реакции видно, что на восстановление 1 моля K2Cr2O7 требуется 3 моля Na2SO3, а на восстановление 2250 молей K2Cr2O7 потребуется 2250×3 = = 6750 молей Na2SO3, что составляет 6750×126 г = 850500 г = 850,5 кг.
Пример 3.4. При электролизе сточной воды объемом 1,5 м3 в течение 2 час получено 5 кг металлического никеля. Определите силу тока, прошедшего через раствор. Выход по току 80 %.
Решение
По закону Фарадея масса выделившегося на катоде вещества пропорциональна количеству электричества, прошедшего через раствор (расплав).
m = k∙Q,
где k – электрохимический эквивалент вещества, г/А∙ч; Q – количество электричества, прошедшего через раствор (расплав).
k = АMe/nF,
где АМе – атомная масса металла, г/моль; n – число электронов, от-данных металлом на катоде; F – число Фарадея, F = 96500 Кл/моль.
Q = I ∙ τ ∙ η,
где I – сила тока, А; τ – время, с; η – выход по току, %.
Определяем силу тока, прошедшего через раствор:
I
=
= 2839,6 A.
Пример 3.5. Рассчитайте массу гидроксида кальция (СаОН)2 необходимого для полного осаждения иона тяжелого металла Cr3+ с концентрацией 2,5 моль/л, содержащегося в ванне гальванического производства объемом 1 м3.
Решение
1. Напишем уравнение реакции осаждения трехвалентного хрома гидроксидом кальция:
2Cr3+ + 3Ca(OH)2 = 2Cr(OH)3 + Ca2+.
2. Рассчитаем количество трехвалентного хрома, содержащегося в 1 м3 (или 1000 л) раствора. Составляем пропорцию:
2,5 моль Cr3+ содержится в 1 л раствора
Х –«– –«– –«– –«– в 1000 л раствора
Х
=
моль.
3. Рассчитаем количество молей Са(ОН)2, необходимых для полного осаждения трехвалентного хрома. Из уравнения реакции следует:
на 2 моля Cr3+ приходится 3 моля Са(ОН)2
на 2500 молей Сr3+ приходится Х молей Са(ОН)2
Х
=
3750 молей Са(ОН)2.
4. Рассчитываем массу гидроксида кальция, необходимого для осаждения Cr3+:
1 моль Са(ОН)2 весит 74 г
3750 молей Са(ОН)2 весят Х г
Х = 3750×74 = 277500 г = 277,5 кг.
Задача 3.1. Определите вид сточной воды (кислая или щелочная), если концентрация ионов ОН равна (моль/л).
Вариант |
[ОН], моль/л |
Вариант |
[ОН], моль/л |
1 |
410-3 |
16 |
2,310-3 |
2 |
5,810-8 |
17 |
3,510-13 |
3 |
0,210-7 |
18 |
8,410-6 |
4 |
4,710-2 |
19 |
0,510-2 |
5 |
3,610-5 |
20 |
5,610-1 |
6 |
710-4 |
21 |
610-3 |
7 |
210-6 |
22 |
2,810-10 |
8 |
0,510-7 |
23 |
7,810-6 |
9 |
8,210-3 |
24 |
610-8 |
10 |
3,510-2 |
25 |
510-10 |
11 |
910-7 |
26 |
410-12 |
12 |
5,310-6 |
27 |
6,910-9 |
13 |
810-11 |
28 |
710-5 |
14 |
4,510-5 |
29 |
9,510-4 |
15 |
2,510-3 |
30 |
5,710-11 |
Задача 3.2. Определите соответствие санитарно-токсикологи-ческим нормам воды в водоеме, если в водоем вместимостью (А) с дождевыми водами объемом (В) занесено (Д) кг удобрения, исполь-зуемого на полях.
Вариант |
Удобрение |
Объем водоема (А), м3 |
Объем дождевых вод (В), м3 |
Количество занесенных удобрений (Д), кг |
1 |
Сульфат аммония ((NH4)2SО4) |
120 |
1,5 |
2 |
2 |
Хлористый аммоний (NH4Cl) |
120 |
2,0 |
3 |
3 |
Аммиачная селитра (NH4NO3) |
120 |
1,0 |
1 |
4 |
Кальциевая селитра (Са(NО3)2) |
120 |
1,8 |
2 |
5 |
Хлористый калий (KCl) |
120 |
2,0 |
3,5 |
6 |
Сульфат аммония ((NH4)2SО4) |
160 |
1,5 |
2 |
7 |
Хлористый аммоний (NH4Cl) |
160 |
2,0 |
3 |
8 |
Аммиачная селитра (NH4NO3) |
160 |
1,0 |
1 |
9 |
Кальциевая селитра (Са(NО3)2) |
160 |
1,8 |
2 |
10 |
Хлористый калий (KCl) |
160 |
2,0 |
3,5 |
11 |
Сульфат аммония ((NH4)2SО4) |
100 |
1,5 |
2 |
12 |
Хлористый аммоний (NH4Cl) |
100 |
2,0 |
3 |
13 |
Аммиачная селитра (NH4NO3) |
100 |
1,0 |
1 |
14 |
Кальциевая селитра (Са(NО3)2) |
100 |
1,8 |
2 |
15 |
Хлористый калий (KCl) |
100 |
2,0 |
3,5 |
16 |
Сульфат аммония ((NH4)2SО4) |
180 |
1,5 |
2 |
17 |
Хлористый аммоний (NH4CI) |
180 |
2,0 |
3 |
18 |
Аммиачная селитра (NH4NO3) |
180 |
1,0 |
1 |
19 |
Кальциевая селитра (Са(NО3)2) |
180 |
1,8 |
2 |
20 |
Хлористый калий (KCl) |
180 |
2,0 |
3,5 |
21 |
Сульфат аммония ((NH4)2SО4) |
130 |
1,5 |
2 |
22 |
Хлористый аммоний (NH4Cl) |
130 |
2,0 |
3 |
23 |
Аммиачная селитра (NH4NO3) |
130 |
1,0 |
1 |
24 |
Кальциевая селитра (Са(NО3)2) |
130 |
1,8 |
2 |
25 |
Хлористый калий (KCl) |
130 |
2,0 |
3,5 |
26 |
Сульфат аммония ((NH4)2SО4) |
160 |
1,8 |
2 |
27 |
Хлористый аммоний (NH4CI) |
160 |
2,5 |
3 |
28 |
Аммиачная селитра (NH4NO3) |
160 |
1,5 |
1 |
29 |
Кальциевая селитра (Са(NО3)2) |
160 |
2,8 |
2 |
30 |
Хлористый калий (KCl) |
160 |
2,5 |
3,5 |
Задача 3.3. Для очистки сточной воды от токсичного шести-валентного хрома Cr (VI) в виде K2Cr2O7 с концентрацией с моль/л в качестве восстановителя использовали реагент. Напишите уравнение реакции и рассчитайте количество реагента, необходимого для полного восстановления Cr (VI), находящегося в объеме V м3 электролита.
Вариант |
Реагент |
с (K2Cr2O7) моль/л |
Вариант |
Реагент |
с (K2Cr2O7) моль/л |
1 |
SO2 |
0,5 |
16 |
Na2SO3 |
2,5 |
2 |
FeSO4 |
1,0 |
17 |
SO2 |
3,5 |
3 |
Na2SO3 |
1,3 |
18 |
FeSO4 |
0,8 |
4 |
FeSO4 |
1,7 |
19 |
Na2SO3 |
3,7 |
5 |
Na2SO3 |
2,3 |
20 |
SO2 |
8,2 |
6 |
SO2 |
4,5 |
21 |
FeSO4 |
4,2 |
7 |
FeSO4 |
5,8 |
22 |
Na2SO3 |
5,6 |
8 |
Na2SO3 |
0,6 |
23 |
SO2 |
0,7 |
9 |
SO2 |
0,9 |
24 |
FeSO4 |
6,0 |
10 |
FeSO4 |
1,5 |
25 |
Na2SO3 |
5,7 |
11 |
Na2SO3 |
2,0 |
26 |
SO2 |
0,9 |
12 |
SO2 |
1,4 |
27 |
FeSO4 |
7,0 |
13 |
FeSO4 |
5,5 |
28 |
Na2SO3 |
2,6 |
14 |
Na2SO3 |
4,6 |
29 |
SO2 |
3,4 |
15 |
SO2 |
7,0 |
30 |
FeSO4 |
5,5 |
Задача 3.4. При электролизе сточной воды объемом 1,5 м3 на катоде выделился металл. Определите: силу тока, прошедшего через раствор (варианты 1-7), количество электричества, необходимое для электролиза сточной воды (варианты 8-15), массу металла выделившегося на катоде (варианты 16-21), электрохимический эквивалент металла (варианты 22-25), время электролиза (варианты 26-30).
Вариант |
I, A |
τ |
Men+ |
m, г |
η, % |
1 |
- |
2 ч |
Ni2+ |
900 |
75 |
2 |
- |
40 с |
Cu2+ |
1,5 |
60 |
3 |
- |
2,5 ч |
Co2+ |
800 |
80 |
4 |
- |
35 с |
Cd2+ |
15 |
85 |
5 |
- |
15 ч |
Fe2+ |
300 |
80 |
6 |
- |
50 мин |
Bi3+ |
35 |
95 |
7 |
- |
5 ч |
Zn2+ |
700 |
50 |
8 |
- |
- |
Ni2+ |
500 |
75 |
9 |
- |
- |
Y3+ |
1200 |
69 |
10 |
- |
- |
Hg+ |
600 |
84 |
11 |
- |
- |
Ta5+ |
1600 |
80 |
12 |
- |
- |
Al3+ |
800 |
97 |
13 |
- |
- |
Cu+ |
0,253 |
45 |
14 |
- |
- |
Pb2+ |
345,5 |
96 |
15 |
- |
- |
Fe3+ |
65,5 |
85 |
16 |
100 |
20 мин |
Cu2+ |
- |
80 |
17 |
250 |
1,5 ч |
Co2+ |
- |
75 |
18 |
120 |
40мин |
Cd2+ |
- |
80 |
19 |
450 |
45 мин |
Ni2+ |
- |
85 |
20 |
95 |
60 с |
Pb2+ |
- |
86 |
21 |
200 |
2 ч |
Cd2+ |
- |
95 |
22 |
150 |
25 мин |
- |
500 |
78 |
23 |
60 |
1,6 ч |
- |
1200 |
75 |
24 |
100 |
65 мин |
- |
950 |
90 |
25 |
350 |
120 мин |
- |
450 |
84 |
26 |
85 |
- |
Сu+ |
305 |
80 |
27 |
230 |
- |
Ni2+ |
540,5 |
97 |
28 |
90 |
- |
Co2+ |
800 |
75 |
29 |
80 |
- |
Pb2+ |
150 |
96 |
30 |
150 |
- |
Cd2+ |
130,9 |
85 |
Задача 3.5. Рассчитайте массу гидроксида кальция Ca(OH)2 необходимого для полного осаждения иона тяжелого металла, содержащегося в ванне гальванического производства объемом V м3.
Вариант |
Men+ |
c (Me), моль/л |
V, м3 |
Вариант |
Men+ |
c (Me), моль/л |
V, м3 |
1 |
Ni2+ |
0,5 |
0,5 |
16 |
Cu2+ |
2,5 |
1,0 |
2 |
Cu2+ |
1,0 |
1,0 |
17 |
Co2+ |
3,5 |
0,8 |
3 |
Co2+ |
1,3 |
1,2 |
18 |
Mn2+ |
0,8 |
0,6 |
4 |
Cd2+ |
1,7 |
1,1 |
19 |
Ni2+ |
3,7 |
1,2 |
5 |
Fe2+ |
2,3 |
1,3 |
20 |
Pb2+ |
8,2 |
1,5 |
6 |
Cr3+ |
4,5 |
1,4 |
21 |
Cd2+ |
4,2 |
1,4 |
7 |
Mn2+ |
5,8 |
0,9 |
22 |
Nb5+ |
5,6 |
1,1 |
8 |
Ni2+ |
0,6 |
1,5 |
23 |
Al3+ |
0,7 |
0,5 |
9 |
Y3+ |
0,9 |
1,0 |
24 |
Cd2+ |
6,0 |
1,3 |
10 |
Cu+ |
1,5 |
1,1 |
25 |
Cr3+ |
5,7 |
0,9 |
11 |
Ni2+ |
2,0 |
1,2 |
26 |
Сu+ |
0,9 |
0,8 |
12 |
Al3+ |
1,4 |
1,3 |
27 |
Ni2+ |
7,0 |
1,0 |
13 |
Cu+ |
5,5 |
1,4 |
28 |
Co2+ |
2,6 |
1,2 |
14 |
Pb2+ |
4,6 |
0,8 |
29 |
Pb2+ |
3,4 |
1,3 |
15 |
Fe3+ |
7,0 |
0,7 |
30 |
Cd2+ |
5,5 |
1,4 |