ФЗО, ИТиУвТС, ДКР по химии, 21 вариант 2 часть / 113

113. Составьте схему электролиза 1 М раствора NiCl₂ (рН = 5) на графитовых электродах. Запишите уравнения анодно-катодных процессов и суммарное уравнение электролиза. Рассчитайте, на сколько увеличилась масса катода, если на аноде выделилось 112 л газа. Какой силы ток проходил через систему в течение 10 ч, если выход по току составил 100%?

Решение:

Схема электролиза раствора нитрата серебра с графитовыми электродами:

К(-) С NiCl₂, Н₂О С (+) А

рН = 5

Ni²⁺, Н⁺, Н₂О Cl^-, Н₂О

К: Ni²⁺ + 2е = Ni А: 2Cl^- – 2е = Cl₂

Суммарное молекулярное уравнение:

NiCl₂ = Ni + Cl₂

Если выход по току составил 100%, следовательно, на катоде восстанавливались только катионы никеля.

2-й закон Фарадея: одинаковые количества электричества преобразуют эквивалентные количества веществ:

m₁ Э₁

= ,

m₂ Э₂

где m₁ и m₂ – массы веществ, претерпевающих превращения;

Э₁ и Э₂ – эквивалентные массы веществ.

Для данного условия задачи:

m_Ni Э _Ni

= ,

mCl₂ Э Cl₂

Вычислим химическое количество выделившегося хлора на аноде:

V Cl₂ 112

nCl₂ = = = 5 моль

V_m 22,4

Вычислим массу хлора:

m(Cl₂) = n(Cl₂)∙M(Cl₂) = 5 моль∙ 71 г/моль = 355 г.

Эквивалентная масса хлора равна:

M(Cl₂) 71

ЭCl₂ = = = 35,5 моль/л.

2 2

Эквивалентная масса никеля равна:

М(Ni) 58,8

Э _Ni = = = 29, 4 г/моль.

В 2

Тогда получим:

m_Ni 29,4

= ,

355 35,5

m_Ni = 294 г.

Масса никеля, выделившегося при электролизе равна:

Э(Ni)

m _Ni = ∙ Iτ∙В_т

F

где Э– эквивалентная масса вещества;

I – сила тока, А;

τ – время прохождения тока, с;

F – постоянная Фарадея;

В_т – выход по току.

τ = 10∙60∙60 = 36000 с.

В_т =100% или 1

Подставим данные:

29,4

294 = ∙ I∙36000

96500

294∙96500

I = = 26,8 А

29,4∙36000

Ответ: масса катода увеличилась на 294 г, I = 26,8 А .