Question

Помогите с задачей "Составьте полную схему электролиза водного раствора сульфата кадмия CdSO4 с инертными электродами. Какие вещества и в каком количестве образуются у электродов при прохождении через раствор тока в 4А в течение 40мин"

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Составьте полную схему электролиза водного раствора сульфата кадмия CdSO4 с инертными электродами. Какие вещества и в каком количестве образуются у электродов при прохождении через раствор тока в 4А в течение 40мин

     На  катоде  Сd2+   +2e  =  Cd(0)

     На  аноде  2Н2О   - 4е  =  О2 + 4Н+  

 Суммарное   уравнение  электролиза  водного  раствора  сульфата  кадмия:

     2СdSO4  +  2 H2O  =  2Cd ↓  +  O2↑   +  2H2SO4

На  катоде  выделяется  кадмий,  на  аноде - кислород, а в межэлектродном  пространстве  накапливается  серная  кислота.

Число молей электронов рассчитывают через заряд Q, прошедший через   раствор или расплав электролита.

Заряд же равен произведению силы I тока на время t, в течение которого

осуществлялся электролиз.

Зная заряд Q , можно по уравнения электродных процессов установить

количества веществ, выделившихся на электродах в ходе процесса.

Первый закон Фарадея: масса вещества выделившегося на электроде

пропорционально количеству электричества: m ~ Q .

Второй закон Фарадея: для разряда 1 моль ионов на электроде

необходимо количество электричества, равное заряду иона, умноженному   на число Фарадея: Q = z·96500

 Время электролиза  в  сек  равно 2400,  сила  тока 4 А

число  Фарадея  96500  Кл·моль-1

         n   =  (4 × 2400) : 96500  =  0,099  моль ≈ 0,1  моль-экв

    На  катоде - 0,1  моль-экв  кадмия = 5,62 г   На  аноде 0,1 моль-экв кислорода = 0,56 л

Answer 2

Катодный полуреакция: Cd^2+ + 2e^- -> Cd

Анодный полуреакция: 2H2O -> O2 + 4H+ + 4e^-

Полная реакция электролиза водного раствора сульфата кадмия: CdSO4 + 2H2O -> Cd + O2 + H2SO4

При прохождении тока через раствор сульфата кадмия на катоде образуется металлический кадмий (Cd), а на аноде образуется газообразный кислород (O2) и серная кислота (H2SO4) в следующих соотношениях:

1. На катоде: 4F (Faraday) кадмия соответствует 1 моль кадмия (Cd): 4 mol Cd^2+ + 8 mol e^- -> 4 mol Cd

2. На аноде: 4F воды соответствует 1 моль кислорода (O2) и 4 моля протонов (H+): 8 mol H2O -> 4 mol O2 + 16 mol H+ + 16 mol e^-

С учетом общей стехиометрии реакции электролиза, можем определить, сколько молей вещества образуется при прохождении через раствор тока в 4 А в течение 40 минут (2400 секунд):

Количество электричества (заряд), переданное через раствор, определяется как произведение силы тока (I) на время (t):

Q = I * t = 4 A * 2400 s = 9600 C (количеству кулонов).

Количество молей вещества, образующегося на электродах, связано с количеством переданного заряда через число Фарадея (F = 96485 Кл/моль):

1. На катоде (образуется Cd): n(Cd) = Q / (4 * F) = 9600 C / (4 * 96485 Кл/моль) ≈ 0.025 моль Cd.

2. На аноде (образуется O2 и H2SO4): n(O2) = n(H+) = Q / (4 * F) = 9600 C / (4 * 96485 Кл/моль) ≈ 0.025 моль O2 и 0.025 моль H+.

Обратите внимание, что стехиометрия говорит о том, что образуется равное количество молей кадмия, кислорода и протонов.

Итак, после прохождения тока в 4 А в течение 40 минут в растворе сульфата кадмия образуется примерно 0.025 моль кадмия (Cd), 0.025 моль кислорода (O2) и 0.025 моль протонов (H+).