Глава 12

ЭЛЕКТРОЛИЗ. КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Решение типовых задач

Пример 1. При кулонометрическом титровании 20,0 мл раствора дихромата калия электрохимически генерируемым железом (II) на восстановление ионов Сr2О72- понадобилось 25 мин при силе тока 200 мА. Определить нормальную концентрацию раствора К2Сr2О7.

Решение. Через раствор прошло количество электричества Q = I × t =

= 25 × 60 × 0,200 = 300 Кл. При прохождении 96500 Кл восстанавливается 1 моль экв К2Сr2О7. При прохождении 300 Кл восстанавливается 300

/96500 = 0,0032 моль экв К2Сr2О7.

В20 мл находится 0,0032 моль экв дихромата калия. Следовательно, нормальная концентрация раствора К2Сr2О7 равна

0,0032

¾¾¾ × 1000 = 0,160 моль экв/л. 20,0

Пример 2. Вычислить электрохимический эквивалент цинка в электролите сульфата цинка.

Решение. Электрохимический эквивалент равен

¾¾¾ = ¾¾¾¾ = 0,0003388 г = 0,3388 мг.

Пример 3. Сколько граммов кадмия выделится на электроде при токе 0,1 А и продолжительности электролиза 1 час, если выход по току составляет 93%?

Решение. По закону Фарадея при 100 %-м выходе по току

M × I × t 112,4 × 0,1(60 × 60)

M (Cd) = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾ г.

109

ЗАДАЧИ

1.Определяли содержание кобальта в сплаве кулонометрическим методом. При этом в серебряном кулонометре выделилось 0,0755 г

серебра. Определить массовую долю Со в сплаве, если масса навески сплава равна 1,5000 г.

При кулонометрическом анализе раствора, содержащего кадмий, за время электролиза выделилось 0,4050 г осадка металла. За то же время в серебряном кулонометре выделилось 0,2750 г серебра. Определить массу кадмия в растворе.

Сколько граммов Zn выделится на катоде при электролизе 50,0мл 0,1 М (1/2 ZnSO4), если ток 0,3 А, время электролиза 10 мин., выход по току 95%? Достигается ли при этом полное выделение Zn ?

Сплав содержит около 30 % Cu, взятая навеска сплава для электролиза – 2,5420 г. Какое время необходимо для полного выделения меди при токе 0,5 А, если выход по току – 90 % ?

Сколько времени надо проводить электролиз для полного выделения меди при токе 0,3 А, если масса меди, содержащейся в электролите, 0,2000 г и выход по току составляет 90 % ?

Навеску сплава массой 0,4450 г перевели в раствор и анализировали содержание меди с помощью электролиза при токе 0,35 А в течение 40 мин.; при этом масса катода увеличилась на 0,1892 г. Определить, достаточно ли было времени для полного выделения Cu, если выход по току составил 90 %. Вычислить массовую долю Cu в сплаве.

Определить, за какое время при электролизе раствора FeCl3 выделится 0,1000 г железа, если ток равен 4 А?

При постоянном токе 0,19 А для выделения меди на катоде и PbO2 на аноде из навески сплава массой 1,8350 г потребовалось 50 мин. Определить привес катода и анода и массовую долю Pb и Cu в сплаве.

Для полного выделения цинка из навески цинковой руды массой 2,2500 г после соответствующей обработки потребовалось 18,5мин. при токе 1,15 А. Определить массу выделившегося цинка и массовую долю ZnO в руде.

При пропускании тока через последовательно включенные электролизеры с растворами AgNO3, CuSO4 и ZnCl2 в первом электролизере на катоде выделилось 1,118 г серебра. Какая масса меди выделится во втором электролизере и цинка – в третьем ?

Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора медного купороса, если пропускать ток силой 0,2 А в течение 1 ч. 15 мин. (выход по току – 90 %) ?

При электролизе раствора ZnSO4 на катоде за 768 с. осадилось 0,1200 г цинка. Какую силу тока необходимо было поддерживать при электролизе, если выход по току составил 90 % ?

110

Кулонометрическое титрование Се (IV) электролитически генерируемыми ионами Fe (II) при силе тока 25,2 мА закончилось за 3 мин. 20 с. Какова масса церия в растворе ?

Навеску алюминия массой 1,2245 г растворили и кулонометрически оттитровали ионы Fe3+, содержащиеся в алюминии в качестве примеси. Титрантом служили ионы Sn (II), генерируемые при силе тока 4,0 мА. Титрование закончилось через 80 с. Определить массовую долю железа в алюминии.

Для определения иодид-ионов использовали кулонометрический метод, титруя I- -ионами ионы MnО4-, которые электрогенерируются в анодном пространстве в сернокислой среде. Точку эквивалентности установили потенциометрически. Вычислить массу I- в растворе, мг, если титрование продолжалось 272 с., а сила тока равнялась 8,0 мА и была постоянной.

Для определения 8-гидроксихинолина С9Н7ОN исследуемый раствор кулонометрически титровали бромом, электрогенерируемым из КВr в присутствии H2SO4 :

Конец реакции определили биамперометрически. Найти массу 8-гидроксихинолина, мг, если время электролиза составило 100 с при силе тока 6,0 мА.

17.Раствор дихромата калия объемом 20,0 мл оттитровали электролитически генерируемыми ионами железа (II) при силе тока 0,2 А в течение 15 мин. Определить нормальную концентрацию раствора дихромата калия.

Титрование раствора, содержащего уран (IV), провели кулонометрическим методом с помощью ионов церия (IV), которые электрогенерировались в сернокислом растворе при постоянной силе тока 5,0 мА. Точку эквивалентности определили амперометрически, при этом время электролиза t составило 102 с. Сколько миллиграммов урана содержалось в растворе ?

В анодную камеру кулонометрической ячейки ввели раствор SO2 в пиридине и раствор КI в метаноле. Установив силу тока генерационной цепи 40 мА, провели генерирование иода до достижения заданного тока в индикационной цепи. Затем внесли в ячейку пробу бензола массой 0,5106 г, включили секундомер и провели титрование воды, содержащейся в бензоле, до получения такого же значения индикаторного тока. Время титрования составило 2,5 минуты. Вычислить массовую долю воды в

111

бензоле, если на 1 моль воды при взаимодействии с реактивом Фишера приходится 2 электрона.

Навеску сурьмы массой 0,5346 г перевели в раствор и содержащийся в качестве примеси алюминий выделили в виде оксихинолята:

Al3+ + 3HOC9H6N + 3NH3 = Al(OC9H6N)3 + 3NH4+

После очистки и растворения осадка в НСl провели кулонометрическое титрование раствора бромом, полученным в ходе электролиза из КВr при постоянной силе тока 8,5 мА:

Al(OC9H6N)3 + 3H+ = Al3+ + 3HOC9H6N

HOC9H6N + 2Br2 = HOC9H4NBr2 + 2Br- + 2H+

Точка эквивалентности, найденная биамперометрически, соответствовала времени электролиза 108 с. Рассчитать массовую долю алюминия в сурьме.

112