Question

При электролизе Pb(NO3)2 током 2.5 А за 2,5 часа выделяется 9,6 г свинца. Рассчитайте выход по току. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза водного раствора Sn(NO3)2: а) с угольным анодом; б) со оловянным анодом.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

При электролизе Pb(NO3)2 током 2.5 А за 2,5 часа выделяется 9,6 г свинца. Рассчитайте выход по току. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза водного раствора Sn(NO3)2: а) с угольным анодом; б) со оловянным анодом.

При электролизе  водного  раствора  нитрата  свинца  на  катоде  протекает   процесс

       2Pb²⁺   + 4e  =  2Pb⁰    

Время  электролиза  9000 сек,  эквивалентная молярная  масса  свинца  103,6

              2,5 ₓ 9000 ₓ  103,6

m(Pb)   = -----------------------------------  24,15 г

                    96500

 φ(выход  по току)  (9,6 г  :  24,15)   × 100%  =  39,7%

 При электролизе водного  раствора   нитрата  олова(II)  с инертным анодом.

на  катоде:   Sn²⁺  + 2e  =   Sn⁰

Kроме  того   в  небольшой  степени   параллельно  будет  протекать

электролиз   молекул  воды  

                      2Н2О   +   2е   =  Н2⁰↑  +  2ОН⁻

На  аноде      2Н2О   - 4е   =  O2⁰↑  + 4H⁺

Cуммарное  уравнение  электролиза:  

    Sn(NO3)2  +  2H2O    =   Sn↓  +  H2↑   + O2↑  +  2HNO3   +  2H2O

В  случае  электролиза   с оловянным  анодом,  на  катоде  будут  протекать  те же  самые   процессы  :

на  катоде:   Sn²⁺  + 2e  =   Sn⁰

Kроме  того   в  небольшой  степени   параллельно  будет  протекать

электролиз   молекул  воды  

                      2Н2О   +   2е   =  Н2⁰↑  +  2ОН⁻

А на  аноде  будет  протекать   процесс  окисления   анода:

              2Sn   - 4e  =   2Sn²⁺

Cуммарное  уравнение  электролиза:  

    Sn(NO3)2  +  2H2O  + 2Sn  =   Sn↓  +  H2↑   + Sn(NO3)2  +  Sn(OH)2↓

Answer 2

Для начала рассчитаем количество переданных зарядов (кулонов) в процессе электролиза свинцового нитрата Pb(NO3)2:

Ток (I) = 2.5 A Время (t) = 2.5 часа = 2.5 * 3600 секунд (перевод в секунды)

Количество зарядов (Q) = Ток (I) * Время (t) Q = 2.5 A * 2.5 * 3600 с = 22 500 Кл (количество кулонов)

Молярная масса Pb(NO3)2 = 207.2 г/моль + 2 * 14.0 г/моль + 6 * 16.0 г/моль + 2 * (14.0 г/моль + 3 * 16.0 г/моль) = 331.2 г/моль

Теперь можно рассчитать молы выделившегося свинца: Молы Pb = масса / молярная масса = 9.6 г / 331.2 г/моль ≈ 0.02897 моль

Выход по току (Faraday efficiency) можно рассчитать, зная, что 1 Фарадей (96 485 Кл/моль) соответствует выделению одного моля металла на катоде:

Выход по току = (молы Pb, выделенные на катоде) / (общее количество молей переданных зарядов) = 0.02897 моль / (22 500 Кл / 96485 Кл/моль) ≈ 0.012

Теперь перейдем к уравнениям катодного и анодного процессов электролиза Pb(NO3)2:

Катод: Pb^2+ + 2e^- → Pb Анод: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e^-

Суммарное уравнение электролиза Pb(NO3)2: Pb(NO3)2 + 2H2O → Pb + O2 + 2HNO3

Теперь перейдем к вопросам по электролизу Sn(NO3)2 с различными анодами:

а) С угольным анодом: Катод: Sn^2+ + 2e^- → Sn Анод: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e^-

Суммарное уравнение электролиза Sn(NO3)2 с угольным анодом: Sn(NO3)2 + 2H2O → Sn + O2 + 2HNO3

б) С оловянным анодом: Катод: Sn^2+ + 2e^- → Sn Анод: Sn → Sn^2+ + 2e^-

Суммарное уравнение электролиза Sn(NO3)2 с оловянным анодом: Sn(NO3)2 + 2Sn → 3Sn^2+ + 2NO3^-