Задача 103
Рассчитайте, при каком напряжении можно выделить металлы Zn и Cd при электролизе 1 М растворов ZnCl2 и CdSO4 (их смеси), если η / = 0,3 В; η / = 0,45 B (ɳ = 0). Составьте схему электролиза, уравнения всех процессов, протекающих на электродах из Pt и в растворах, если значение pH растворов принять равным пяти.
|
Дано: |
|
|
|
|
|
|
Решение: |
|
|
|||
См(ZnCl2) = 1 моль⁄л |
|
а) |
ZnCl2 в водном растворе диссоциирует на ионы: |
|
|
||||||||
См(CdSO4) = 1 моль⁄л |
|
|
|
|
ZnCl2 Zn2+ + 2 Cl– |
|
|
||||||
η |
/ |
= 0,3 В |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
η / = 0,45 B |
|
|
|
Схема электролиза раствора ZnCl2: |
|
|
|||||||
pH = 5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Еразл(ZnCl2) – ? |
|
|
K(–) |
|
Pt |
|
ZnCl2; H2O |
|
Pt |
A(+) |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||||
Еразл(CdSO4) – ? |
|
|
|
|
pH = 5 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Zn2+; H+; H2O |
|
|
|
Cl–; H2O |
|
|
|
|
|
|
Реакции на катоде K(–): |
|
|
|
Реакции на аноде A(+): |
||||||
|
|
|
|
Zn2+ + 2e– |
Zn |
|
|
|
2 Cl– – 2e– |
Cl2 |
|||
Суммарное уравнение электролиза:
I, A
ZnCl2 
Zn + Cl2
Вычислим ЭДС разложения данной соли:
Eразл(ZnCl2) = φ – φ + η /
Eразл(ZnCl2) = φ / – φ / + η / = 1,4 + 0,763 + 0,3 = 2,463 (В)
б) |
CdSO4 в водном растворе диссоциирует на ионы: |
|
|
||||||||
|
|
|
CdSO4 |
Cd2+ + SO |
|
|
|||||
Схема электролиза раствора ZnCl2: |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
K(–) |
Pt |
|
CdSO4; H2O |
|
Pt |
A(+) |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
pH = 5 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cd2+; H+; H2O |
|
|
SO ; H2O |
|
|
||||
|
Реакции на катоде K(–): |
|
|
Реакции на аноде A(+): |
|||||||
|
Cd2+ + 2e– |
Cd |
2 H2O – 4e– |
O2 + 4 H+ |
|||||||
Процесс протекающий в объёме раствора:
4 H+ + 2 SO 2 H2SO4
Суммарное уравнение электролиза:
I, A
CdSO4 + 2 H2O 
2 Cd + O2 + H2SO4
Вычислим ЭДС разложения данной соли:
Eразл(CdSO4) = φ – φ + η /
Eразл(CdSO4) = φ ; / – φ! / ! + η / = 1,23 + 0,403 + 0,45 = 2,083 (В)
Ответ: Eразл(ZnCl2) = 2,463 (В) Eразл(CdSO4) = 2,083 (В)