Заказ №38812

Составьте схему электролиза раствора (табл. 12). Напишите уравнения процессов, протекающих на электродах. Катодный процесс подтвердите расчетом. № задания Раствор рН [Men+], моль/л Электроды Перенапряжение Анод Катод водорода 𝜂, В 277 CuSO4 5 0,1 медь медь 0,67 Рассчитайте массы веществ, выделившихся на электродах, при пропускании через раствор тока силой 1 А в течение 1 ч. Парциальное давление водорода в воздухе равно 5·10–7 атм. Значения стандартных электродных потенциалов металлов приведены в прил., табл. П.4. Дано: 𝐼 = 1 𝐴 𝜏 = 1 ч = 3 600 с 𝑃 = 5 ∙ 10−7 атм 𝜂Н2 = 0,67 рН=5 Найти: m -?

РЕШЕНИЕ:

Электролизом называется совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и раствора или расплава электролита. Запишем уравнение диссоциации сульфата меди: 𝐶𝑢𝑆𝑂4 ⇄ 𝐶𝑢2+ + 𝑆𝑂4 2− Из возможных процессов наиболее вероятен тот, которому соответствует наибольший потенциал. Потенциалы возможных процессов вычисляют с учетом явления поляризации, т.е. отклонения потенциалов от равновесных значений при протекании тока. При восстановлении металлов в процессе электролиза величина поляризации обычно небольшая, и ее можно не учитывать в расчетах. Величину потенциала металла достаточно вычислить по уравнению Нернста: 𝜑𝑀𝑒𝑛+/𝑀𝑒 = 𝜑𝑀𝑒𝑛+/𝑀𝑒 0 + 0,059 𝑛 𝑙𝑔𝐶𝑀𝑒𝑛+ (14.1) где 𝐸𝑀𝑒𝑛+/𝑀𝑒 0 – стандартный электродный потенциал, В 𝐶𝑀𝑒𝑛+- концентрация иона металла, моль/л; n – число электронов Определим потенциал иона меди (14.1) 761 𝜑С𝑢 2+ 𝐶𝑢 = 𝜑𝐶𝑢2+ 𝐶𝑢 0 + 0,059 2 lg[𝐶𝑢2+] = 0,337 + 0,0295 ∙ 𝑙𝑔0,1 = 0,3075 𝐵 Потенциал водородного электрода зависит от парциального давления водорода 𝑃𝐻2 , концентрации ионов Н+ в растворе и температуры. При стандартной температуре его величина определяется выражением 𝜑2𝐻+/𝐻2 = −0,059 ∙ 𝑝𝐻 − 0,0295 ∙ 𝑙𝑔𝑃𝐻2 (14.2)