Задача 95.

Дайте определение химического гальванического элемента. От чего зависит его ЭДС? Предложите электрохимический способ вытеснения Ag из раствора AgNO₃ медью, исключающей погружение последней в раствор AgNO₃. Запишите уравнения протекающих реакций.

Ответ:

Химический гальванический элемент – замкнутая электрохимическая система, состоящая из электродов различной химической природы.

Электродвижущая сила гальванического элемента равна разности потенциалов двух его электродов. Она зависит от концентрации растворов.

Чтобы вытеснить серебро из раствора нитрата серебра, следует составить гальванический элемент типа Даниэля-Якоби, т.к. они состоят из 2-х электродов 1-рода, т.е. каждый из электродов обратим относительно собственных ионов в растворе электролита.

Cu|Cu(NO₃)||AgNO₃|Ag

Поскольку φ (Cu/Cu²⁺) < φ (Ag/Ag⁺), то медный электрод будет анодом, а серебряный – катодом.

Запишем уравнения анодно-катодных процессов:

А: Cu – 2 е = Cu²⁺

К: Ag⁺ + 1 е = Ag

Задача 107.

При полном электролитическом разложении 33,3 г хлорида некоторого двухвалентного металла выделилось 6,72 л Cl₂ (н.у.). Определите, соль какого металла подвергалась электролизу. Имеет ли значение для решения задачи – раствор или расплав соли использовали для электролиза? Запишите уравнения анодно-катодных процессов на электродах из Pt.

Решение:

V (Cl₂) = 6,72 л

m (МеCl₂) = 65 г

Ме - ?

Составим схему электролиза.

К (-) Pt МеСl₂ Pt А (+)

Ме²⁺ Cl⁻

K: Ме²⁺ + 2 е = Ме А: 2 Cl⁻ - 2 е = Cl₂

Суммируя электродные реакции, запишем суммарное уравнение электролиза в молекулярной форме:

МеCl₂ ^{I, A} Ме + Cl₂↑

Найдем количество молей соли и хлора:

n (МеCl₂) = 33,3/(М + 71) (г/моль), где М – молярная масса металла

n (Cl₂) = 6,72/ 22,4 = 0,3

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль соли получается 1 моль хлора. Следовательно,

33,3/(М + 71) = 0,3

Отсюда

М = 40 (г/моль) Следовательно Ме = Са

Поскольку Са стоит в ряду напряжений до алюминия, то при электролизе раствора соли, Са не будет восстанавливаться.

К (-) Pt СаСl₂, Н₂О Pt А (+)

Са²⁺ , Н₂О Cl⁻, Н₂О

K: 2 Н₂О + 2 е = Н₂ + 2 ОН⁻ А: 2 Cl⁻ - 2 е = Cl₂

В объеме раствора: 2 ОН⁻ + Са²⁺ = Са(ОН)₂

Суммируя электродные и вторичные реакции, запишем суммарное уравнение электролиза в молекулярной форме:

СаСl₂ + 2 Н₂О ^{I, A} Са(ОН)₂ + Cl₂↑ + Н₂↑

Из уравнения электролиза раствора видно, что, как и при электролизе расплава, из 1 моль соли получается 1 моль хлора. Но при решении задачи мы не знаем, где находится металл в ряду напряжений, поэтому невозможно написать уравнение электролиза раствора и, соответственно, определить металл. Следовательно, для решения задачи имеет значение – расплав или раствор подвергался электролизу.

Ответ: Ме = Са