Question

6. Написать уравнения реакций, протекающих при электролизе раствора CdCl2 с нерастворимым Pt анодом. Рассчитать количество веществ, выделившихся на электродах через 1 час при силе тока 6,7 А. Как изменится масса анода, если платину (Pt) заменить на кадмий (Cd).

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

6. Написать уравнения реакций, протекающих при электролизе раствора CdCl2 с нерастворимым Pt анодом. Рассчитать количество веществ, выделившихся на электродах через 1 час при силе тока 6,7 А. Как изменится масса анода, если платину (Pt) заменить на кадмий (Cd).

 Cтандартный  электродный  потенциал  кадмия  

φ⁰Cd²⁺/Cd⁰  = - 0,403 B.  Поэтому  при  электролизе  водного  раствора  хлорида  кадмия  на  катоде  будет  протекать  восстановление  катионов  кадмия  и  частично  восстановление  молекул  воды.  На  аноде  будет  протекать  окисление  хлорид-ионов.

 На  катоде  Cd²⁺  + 2e  =  Cd⁰  

                      2H2O  +2e  =  H₂⁰   +  2OH⁻

  На  аноде  2Сl⁻  - 2e  =  Cl₂

Приравнивание   число электронов  на  катоде  и  аноде  получаем

общее  уравнение  электролиза

2СdCl2  +  2H2O -------------->  Cd⁰  +  H₂⁰↑  + 2Cl₂⁰↑  + Cd(OH)₂↓

Потенциал выделения кадмия значительно больше потенциала выделения   водорода, поэтому на катоде основным процессом будет выделение кадмия.

                      Cd2+ + 2e = Cd (быстро).

Побочным – выделение водорода.

                      2Н+ + 2е = Н2 (медленно).

Время электролиза  1 час  или 3600 с , сила  тока  6,7 А.  молярная  масса  эквивалента  кадмия 56,2  г/моль,  молярная  масса  эквивалента  хлора  35,5

              6,7 × 3600 × 56,2

m(Cd) = -------------------------- ≈ 13-14 г

                    96500

Точнее  сказать  нельзя  поскольку  часть   количества  электричества   на  катоде  будет  израсходована  на восстановление   воды.

         6,7 × 3600 × 35,5

m(Cl2) = -------------------------- = 8,9  г

                    96500

Если  заменить  платиновый  анод  на  кадмиевый,   то  то  на  аноде  будет   протекать   процесс   окисления  материала  анода:

  Cd⁰  -  2e  =  Cd²⁺  и  при  прочих  равных  условиях  электролиза  масса анода  уменьшится   на  14 г.

 

Answer 2

Электролиз раствора CdCl2 (кадмий хлорида) с нерастворимым Pt анодом приводит к двум возможным реакциям: осаждению кадмия на катоде и окислению хлорида на аноде.

1. Реакция на катоде: Cd^2+ + 2e^- → Cd

2. Реакция на аноде: 2Cl^- → Cl2 + 2e^-

Сначала определим количество веществ, выделившихся на электродах через 1 час (3600 секунд) при силе тока 6,7 А.

Зная, что 1 Ампер (А) равен 1 Кулону (Кл) заряда, а 1 Фарадей (1 Ф) эквивалентен 96500 Кл заряда, можно использовать правило Фарадея для вычисления количества вещества:

Молекулярная масса Cd = 112 г/моль Молекулярная масса Cl2 = 71 г/моль

Для катода (осаждение кадмия): n = I * t / (z * F) n = 6.7 * 3600 / (2 * 96500) ≈ 0.141 моль кадмия

Масса кадмия: m = n * M = 0.141 * 112 ≈ 15.81 г

Для анода (образование хлора): n = I * t / (z * F) n = 6.7 * 3600 / (2 * 96500) ≈ 0.141 моль хлора

Масса хлора: m = n * M = 0.141 * 71 ≈ 10.01 г

Теперь рассмотрим изменение массы анода, если платину (Pt) заменить на кадмий (Cd).

Из расчетов выше мы видим, что при электролизе с нерастворимым Pt анодом образуется 10.01 г хлора. Если заменить Pt на Cd, то на аноде будет происходить реакция окисления кадмия:

Cd → Cd^2+ + 2e^-

Молекулярная масса Cd = 112 г/моль

n = m / M = 10.01 / 112 ≈ 0.089 моль Cd

Изменение массы анода: Δm = n * M = 0.089 * 112 ≈ 9.97 г

Итак, при замене Pt на Cd масса анода уменьшится на примерно 9.97 г, так как в этом случае образуется Cd^2+ на аноде, а не хлор.