Пример 9.

Составить схемы электролиза водных растворов: а) гидроксида ка­лия; б) сульфата меди.

Решение:

а) Электролиз раствора гидроксида калия сводится к электролизу во­ды, т.к. на катоде вместо катиона активного металла восстанавливаются ионы водорода (смотри таблицу стандартных электродных потенциалов металлов), а на аноде разряжаются гидроксид-ионы:

1 ) катод: 2Н⁺ + 2е^–  H₂  2

2) анод: 4ОН ^– – 4е^–  2Н₂О + O₂  1

4Н⁺ + 4ОН ^–  2H₂  + O₂  + 2Н₂О

Сокращенно: 2H₂O ^{эл ток} 2Н₂ + O₂

б) В водном растворе сульфат меди диссоциирует на ионы:

CuSО₄  Cu²⁺ + SО₄ ^2–.

На катоде идет восстановление катиона металла, т.к. Е _{Cu Cu+2} = + 0,34 В  Е _Н+Pt,Н2 = 0 В.

На аноде вместо иона кислородсодержащей кислоты происходит окисление гидроксид –ионов с образованием кислорода:

1 ) катод: Cu²⁺+2e  Cu⁰ 2

2) анод: 4ОН ^– – 4е^–  2Н₂О + O₂  1

2Cu²⁺+ 4OН^{- ЭЛ.ТОК} 2Cu⁰ + 2Н₂О + О₂ 

2CuSО₄ + 2Н₂О ^ЭЛ.ТОК 2Cu⁰ + О₂  +2Н₂SО₄

Пример 10.

При электролизе 0.5 л раствора гидроксида натрия с массовой долей 4% (плотность 1.04 г/см³) концентрация щелочи возросла до 5.2%. Опреде­лите объем газа (н.у.), который выделится на нерастворимом аноде в про­цессе электролиза.

Решение:

При электролизе раствора NaOH происходит разложение воды, т.к. на катоде вместо катиона активного металла разряжаются моле­кулы воды (смотри таблицу стандартных электродных потенциалов металлов), а на аноде - гидроксид-ионы:

1 ) катод: 2Н⁺ + 2е^–  H₂  2

2) анод: 4ОН ^– – 4е^–  2Н₂О + O₂  1

Сокращенно: 2H₂O ^{эл ток} 2Н₂ + O₂

Это приводит к увеличению концентрации щелочи.

Масса раствора до электролиза была:

m(p-pa) = V(p-pa) * 

m(p-pa)= 500 мл • 1.04 г/см³ = 520 г

Масса NaOH в растворе:

m(NaOH) = m(раствора)* 

m(NaOH) = 520 • 0.04 = 20.8 г

Масса раствора после электролиза:

m(раствора) = m(NaOH) / 

m(раствора)=20.8 : 0.052 = 400 г

Масса воды, разложившейся при электролизе:

m(Н₂О) = 520 - 400 =120 г; (H₂O) = 120 : 18 = 6.67 моль

Согласно уравнению реакции электролиза:

 (O₂) = 1/2  (Н₂О) = 6.67 : 2 = 3.33 моль

Объем кислорода, который выделяется на аноде, равен:

V(O₂) = 3.33 • 22.4 = 74.6 л

Пример11.

Чему равна сумма коэффициентов в правой части уравнения реакции: KСlO₃ KClO₄+ KСl?

Решение:

Укажем элементы, изменяющие свою степень окисления, и запишем полуреакции окисления – восстановления. Чтобы поставить коэффициенты в уравнении реакции, надо найти кратное для чисел, показывающих повышение и понижение степени окисления:

_{+5 - 1}

С1 – 6e^–  С1 1 (восстановление)

_{+5 +7}

Сl + 2e^–  Cl 3 (окисление)

Расставим коэффициенты в реакции: 4KСlO₃  3KClO₄+ KСl

Считаем сумму коэффициентов в правой части реакции: 1 + 3 = 4.