- •1 Теоретические аспекты электрохимических процессов
- •1.1 Какие процессы называются электрохимическими?
- •1.2 В чем заключается сущность механизма образования электродного потенциала?
- •1.3 Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Ряд стандартных электродных потенциалов
- •1.4 Расчет электродного потенциала. Уравнение Нернста
- •1.5. Устройство металлического, газового, окислительно-восстановительного электродов
- •1.6 Гальванический элемент, как химический источник электрической энергии. Электродвижущая сила гальванического элемента
- •1.7 Устройство и работа медно-цинкового и марганцево-цинкового гальванических элементов
- •1.8 Устройство и работа свинцового серно-кислотного аккумулятора
- •1.9 Сущность электролиза. Электролиз расплавов и водных растворов веществ
- •1.10 Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент. Число Фарадея
- •1.11 Последовательность восстановления частиц на катоде и окисления на аноде
- •1.12 Потенциал разложения. Явления поляризации электродов. Перенапряжение водорода
- •1.13 Электрохимическая коррозия металлов. Причины образования коррозионных гальванических пар
- •1.14 Способы защиты от коррозии
- •2 Ряд стандартных электродных потенциалов. Гальванические элементы. Электрохимическая коррозия металлов
- •2.1. Стандартные электродные потенциалы
- •2.2. Вычисление электродных потенциалов металлических электродов
- •2.3. Электроды и электродные процессы в гальваническом элементе
- •2.4. Электродвижущая сила гальванического элемента
- •2.5. Электрохимическая коррозия металлов
- •3 Электролиз расплавов и водных растворов электролитов.
- •3.1 Задачи на тему «Электролиз расплавов и водных растворов электролитов»
- •3.2 Примеры решения задач на тему «Электролиз расплавов и водных растворов электролитов»
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оглавление
3 Электролиз расплавов и водных растворов электролитов.
Таблица 7 – Индивидуальное задание по разделу
|
№ варианта |
Номера задач | ||||
|
1 |
3.1 (a) |
3.3 (a) |
3.8 |
3.16 |
3.25 |
|
2 |
3.1 (b) |
3.3 (b) |
3.9 |
3.17 (a) |
3.26 (a) |
|
3 |
3.1 (c) |
3.3 (c) |
3.10 |
3.17 (b) |
3.26 (b) |
|
4 |
3.1 (d) |
3.3 (d) |
3.11 |
3.17 (c) |
3.26 (c) |
|
5 |
3.1 (e) |
3.4 |
3.12 |
3.17 (d) |
3.27 (a) |
|
6 |
3.1 (f) |
3.5 |
3.13 (a) |
3.17 (e) |
3.27 (b) |
|
7 |
3.1 (g) |
3.6 (a) |
3.13 (b) |
3.17 (f) |
3.27 (c) |
|
8 |
3.1 (h) |
3.6 (b) |
3.13 (c) |
3.17 (g) |
3.28 |
|
9 |
3.2 (a) |
3.6 (c) |
3.13 (d) |
3.18 |
3.25 |
|
10 |
3.2 (b) |
3.6 (d) |
3.14 (a) |
3.19 |
3.26 (c) |
|
11 |
3.2 (c) |
3.6 (e) |
3.14 (b) |
3.20 |
3.27 (c) |
|
12 |
3.2 (d) |
3.6 (f) |
3.14 (c) |
3.21 |
3.26 (a) |
|
13 |
3.2 (e) |
3.6 (g) |
3.15 (a) |
3.22 |
3.26 (b) |
|
14 |
3.2 (f) |
3.7 (a) |
3.15 (b) |
3.23 |
3.26 (d) |
|
15 |
3.2 (g) |
3.7 (b) |
3.15 (c) |
3.24 |
3.27 (d) |
|
16 |
3.1 (h) |
3.5 |
3.13 (a) |
3.17 (e) |
3.28 |
|
17 |
3.2 (b) |
3.3 (d) |
3.10 |
3.18 |
3.26 (a) |
|
18 |
3.1 (f) |
3.6 (d) |
3.14 (a) |
3.16 |
3.27 (c) |
|
19 |
3.1 (c) |
3.3 (a) |
3.8 |
3.20 |
3.25 |
|
20 |
3.1 (e) |
3.3 (b) |
3.14 (b) |
3.17 (f) |
3.26 (b) |
|
21 |
3.2 (c) |
3.6 (e) |
3.9 |
3.17 (c) |
3.27 (b) |
|
22 |
3.2 (d) |
3.6 (g) |
3.11 |
3.21 |
3.25 |
|
23 |
3.1 (b) |
3.7 (a) |
3.13 (d) |
3.23 |
3.28 |
|
24 |
3.1 (d) |
3.3 (c) |
3.15 (b) |
3.19 |
3.26 (d) |
|
25 |
3.2 (a) |
3.4 |
3.14 (c) |
3.24 |
3.27 (d) |
3.1 Задачи на тему «Электролиз расплавов и водных растворов электролитов»
Задача 3.1: Составьте схемы электролиза (уравнения электродных процессов, молекулярное уравнение электролиза) водных растворов солей. Рассчитайте ЭДС поляризации при электролизе растворов этих солей с платиновым (инертным) анодом.
a) Ni(NO3)2 b) MgSO4 c) Pb(NO3)2 d) ZnSO4
e) Ca(NO3)2 f) CuSO4 g) Mn(NO3)2 h) Na2CO3
Задача 3.2: Составьте схемы электролиза (уравнения электродных процессов, молекулярное уравнение электролиза) водных растворов солей. Рассчитайте ЭДС поляризации при электролизе растворов этих солей с платиновым (инертным) анодом.
a) NiCl2 b) BaCl2 c) SnCl2 d) ZnCl2
e) FeCl3 f) BiCl3 g) KCl h) AlCl3
Задача 3.3: Составьте схемы электролиза расплавов следующих солей:
a) хлорид кальция, йодид натрия
b) хлорид алюминия, хлорид калия
c) бромид калия, хлорид магния
d) фторид кальция, бромид натрия
Задача 3.4: Какой металл будет выделяться на катоде в первую очередь из раствора, содержащего несколько солей: нитрат никеля, нитрат серебра и нитрат меди. Выразите уравнениями электродные процессы.
Задача 3.5: Раствор содержит ионы Fe2+, Hg2+, Bi3+, Pb2+ с одинаковой молярной концентрацией. В какой последовательности будут разряжаться эти ионы на катоде при электролизе раствора?
Задача 3.6: Составьте схемы электролиза водных растворов указанных солей с инертным и активным анодом (см. табл. 7).
Таблица 7 – Варианты заданий
|
|
Раствор соли |
Материал анода |
|
a |
Сульфат цинка |
цинк, уголь |
|
b |
Хлорид олова (II) |
олово, уголь |
|
c |
Нитрат никеля |
никель, уголь |
|
d |
Хлорид меди (II) |
медь, уголь |
|
e |
Сульфат никеля |
никель, уголь |
|
f |
Хлорид цинка |
цинк, уголь |
|
g |
Сульфат хрома (III) |
хром, уголь |
Задача 3.7: Составьте схемы электролиза: a) раствора и расплава хлорида натрия; b) раствора и расплава гидроксида калия.
Задача 3.8: При пропускании электрического тока силой 6 А в течение 1 ч 14 мин 24 с на катоде выделилось 8.14∙10-3 кг металла. Рассчитайте молярную массу, электрохимический эквивалент металла, проявляющего валентность, равную 2.
Задача 3.9: Раствор хлорида магния подвергали электролизу в течение 1 ч при силе тока 2.5 А. Составьте схему электролиза. Рассчитайте массу веществ, выделившихся на катоде и аноде.
Задача 3.10: Через раствор азотнокислого никеля в течение 2 ч 27 мин пропускали ток силой 3.5 А. рассчитайте, на сколько уменьшилась масса никелевого анода. Составьте схему электролиза.
Задача 3.11: При электролизе сернокислой соли металла на аноде выделилось 178∙10-3 дм3 кислорода (н.у.), а на катоде 1∙10-3 кг металла. Рассчитайте атомную массу металла, проявляющего валентность 2.
Задача 3.12: Через раствор сульфата цинка пропускали ток силой 0.4 А в течение 30 мин. При этом выделилось 0.25∙10-3 кг цинка. Рассчитайте коэффициент выхода по току.
Задача 3.13: Рассчитайте эквивалентную массу и электрохимический эквивалент металла, если известна масса металла, выделившегося на катоде из раствора его соли при пропускании электрического тока определенной силы в течение известного времени (см. табл. 8). Принять, что выход по току составляет 100%.
Таблица 8 – Варианты заданий
|
|
Масса металла, кг |
Сила тока, А |
Время электролиза |
|
a |
1.517∙10-3 |
5.0 |
10 мин |
|
b |
1.070∙10-3 |
1.5 |
30 мин |
|
c |
10.000∙10-3 |
4.0 |
57 мин 42 с |
|
d |
13.070∙10-3 |
10.0 |
32 мин 10 с |
Задача 3.14: Сколько времени потребуется для разложения на угольных электродах:
a) 20.8∙10-3 кг водного раствора сульфата кадмия при силе тока 2 А? Выход по току 75 %.
b) 0.5 моль серной кислоты при силе тока 3 А?
c) 6.725∙10-3 кг водного раствора хлорида меди при силе тока 5 А? Выход по току 95 %.
Задача 3.15: Рассчитайте силу тока, при которой следует проводить электролиз водных растворов солей для получения металлов:
a) 2.79∙10-3 кг железа из FeSO4 в течение 40 мин при выходе по току 70 %;
b) 6.54∙10-3 кг цинка из ZnSO4 в течение 1 ч при выходе по току 65 %;
c) 0.26∙10-3 кг хрома из Cr(NO3)3 в течение 10 мин при выходе по току 68 %.
Задача 3.16: Деталь хромируется в водном растворе Cr2(SO4)3. При какой силе тока следует проводить электролиз, чтобы в течение 1 ч на поверхности детали выделилось 1.3∙10-3 кг хрома; выход по току 90 %.
Задача 3.17: Рассчитать выход по току, если при электролизе растворов перечисленных солей (см. табл. 9) при силе тока 5 А в течение 32 мин на катоде выделилось указанное количество металла:
Таблица 9 – Варианты заданий
|
|
Раствор соли |
Масса выделившегося металла, кг |
|
a |
NiSO4 |
2.0∙10-3 |
|
b |
CuCl2 |
2.5∙10-3 |
|
c |
Zn(NO3)2 |
2.2∙10-3 |
|
d |
AgNO3 |
7.5∙10-3 |
|
e |
BiCl3 |
5.6∙10-3 |
|
f |
MnSO4 |
2.1∙10-3 |
|
g |
CdCl2 |
4.8∙10-3 |
Задача 3.18: Деталь подвергается электрохимическому никелированию в водном растворе сульфата никеля с никелевым анодом при силе тока 3 А. Рассчитайте время, необходимое для нанесения на поверхность детали 1.8∙10-3 кг никеля. Выход по току составляет 100 %.
Задача 3.19: За какое время была оцинкована стальная деталь, если вес металла покрытия составляет 3.92∙10-3 кг, процесс ведется при силе тока 3.2 А; выход по току 95 %.
Задача 3.20: Выход по току при получении металлического кальция при электролизе расплава CaCl2 составляет 90 %. Какое количество электричества надо пропустить через электролизер, чтобы получить 0.2 кг кальция?
Задача 3.21: Какой силы ток надо пропускать через расплав хлорида магния в течение 10 ч, чтобы получить 0.5 кг магния; выход по току 85 %.
Задача 3.22: Рассчитайте массу алюминия, которую можно получить при электролизе расплава оксида алюминия, если в течение 1 ч пропускать ток силой 2∙104 А; выход по току составляет 85 %.
Задача 3.23: При электролизе растворов MgSO4 и CuSO4 в электролизерах, соединенных последовательно, на катоде одного из них выделилось 0.2∙10-3 кг водорода. Выразите уравнениями электродные процессы. Рассчитайте массы веществ, выделившихся на электродах обоих электролизеров.
Задача 3.24: Через раствор сульфата железа (II) пропускали ток силой 13.4 А в течение 1 ч. Рассчитайте массу железа, выделившегося на катоде, если выход по току равен 70 %.
Задача 3.25: Рассчитайте нормальную (эквивалентную) концентрацию раствора AgNO3, если для выделения всего серебра из 0.065 дм3 этого раствора потребовалось пропускать ток силой 0.6 А в течение 20 мин (электролиз протекает на графитовых электродах).
Задача 3.26: Какой силы ток необходим для выделения на катоде в течение 1 ч всего металла, содержащегося:
a) в 0.5 дм3 0.1 М раствора ZnCl2
b) в 0.3 дм3 0.02 н раствора Pb(NO3)2
c) в 1 дм3 0.015 М раствора BiCl3
d) в 0.25 дм3 0.15 н раствора CuSO4
Задача 3.27: В течение какого времени надо пропускать ток силой 3 А, чтобы выделить весь металл, содержащийся:
a) в 2 дм3 0.05 н раствора NiCl2
b) в 0.3 дм3 0.2 М раствора CuSO4
c) в 0.08 дм3 2 н раствора CrCl3
d) в 0.1 дм3 0.01 н раствора Hg(NO3)2
Задача 3.28: При электролитическом осаждении всего хрома из 0.6 дм3 раствора Cr(NO3)3 на аноде выделилось 5.6 дм3 газа (н.у.). Рассчитайте молярную концентрацию исходного раствора нитрата хрома (III).