Question

При электролизе водного раствора Ni(NO3)2, проводимом током 3 А, выделилось 35 г металла. В течение того же времени велся электролиз водного раствора ZnCl2 током 2 А. Найти массу выделившегося цинка. Написать электродные процессы, протекающие при электролизе этих солей. Аноды растворимые.

Answer 1

Сначала написала уравнения электролиза.

Так как цинк и никель - металлы средней активности(те, которые в ряду активности металлов с титана по водород), то при электролизе одновременно возобновляются и металлы, и вода.

Сказано, что электролиз растворов проходил одновременно, а значит тау1=тау2.

В квадратных скобках я проводила проверку размерностей, так что - не пугайся.

Фактор эквивалентности - часть атома или иона, которая может присоединить 1 атом водорода(гидрогена).

Надеюсь, всё понятно.

Answer 2

Для решения данной задачи, мы можем воспользоваться законами Фарадея, которые связывают количество вещества, выделившегося при электролизе, с током и электрохимическими эквивалентами веществ.

1. Для раствора Ni(NO3)2: Масса металла Ni, выделившегося при электролизе, связана с переданным зарядом следующим образом: $Q = I \cdot t,$ где $Q$ - количество электричества (заряд), $I$ - сила тока, $t$ - время.

Для металла $Ni$ электрохимический эквивалент равен молекулярной массе металла, так как его заряд равен $+2$ (ион $Ni^{2+}$).

Таким образом, масса металла $m$ связана с зарядом следующим образом: $m = \frac{Q}{n},$ где $n$ - количество электрохимических эквивалентов металла.

Молекулярная масса $Ni$ = $58.69$ г/моль, так как в $Ni(NO3)2$ $Ni^{2+}$ и $NO3^-$. Электрохимический эквивалент $Ni$ = $58.69$ г/моль.

Подставляя значения, получим: $m = \frac{I \cdot t}{58.69}.$

Подставляя значения $I = 3$ А, $t$ - данное значение времени и решив уравнение, найдем массу $Ni$, выделившегося при электролизе водного раствора $Ni(NO3)2$.

2. Для раствора $ZnCl2$: Аналогично вычисляем массу цинка $Zn$, выделившегося при электролизе водного раствора $ZnCl2$, используя электрохимический эквивалент $Zn$ и заданные значения силы тока и времени.

Для $Zn$ электрохимический эквивалент равен молекулярной массе, так как его заряд равен $+2$ (ион $Zn^{2+}$).

После решения уравнения найдем массу $Zn$, выделившегося при электролизе водного раствора $ZnCl2$.

Электродные процессы:

• При аноде (окислительном полюсе) в растворе $Ni(NO3)2$ идет окисление ионоа $NO3^-$ до $NO2$ и кислорода: $2NO3^- → 2NO2 + O2 + 2e^-.$

• При катоде (восстановительном полюсе) ионы $Ni^{2+}$ принимают электроны и осаждается металлический никель: $Ni^{2+} + 2e^- → Ni.$

• При аноде раствора $ZnCl2$ происходит окисление хлорида: $2Cl^- → Cl2 + 2e^-.$

• При катоде реагируют ионы $Zn^{2+}$ с получением металлического цинка: $Zn^{2+} + 2e^- → Zn.$

Заметьте, что на аноде происходит окисление, а на катоде - восстановление.