Question

Составьте схему электролиза водного раствора сульфата хрома с платиновыми электрордами. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите массу вещества, выделившегося на катоде, если электролиз проводили 30 минут при силе тока 25 А, выход металла по току составляет 53%.

Answer 1

2Cr2(SO4)3 + 6H2O = 4Cr + 3O2 + 6H2SO4

K(-): Cr(3+) + 3ē = Cr(0) | *4

A(+): 2H2O - 4ē = O2 + 4H+ |*3

t = 30 мин = 1800 с

I = 25 A

η = 0.53

m(теор) = ItM/(Fz) = (25 А * 1800 с * 52 г/моль) / (96500 Кл/моль * 3) = 2340/289500 = 8 г

m(практ) = η *m(теор) = 0.53 * 8 = 4.3 г

Answer 2

Схема электролиза водного раствора сульфата хрома с платиновыми электродами:

Анод: Pt | 2H2O(l) -> O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

Катод: Pt | Cr3+(aq) + 3e- -> Cr(s)

В анодном процессе происходит окисление воды, при котором выделяется кислород, протоны и электроны. В катодном процессе ионы Cr3+ принимают электроны и превращаются в металлический хром.

Чтобы вычислить массу вещества, выделившегося на катоде, нам понадобятся следующие данные:

Ток (I) = 25 А Время (t) = 30 мин = 30 * 60 сек = 1800 сек Выход металла по току = 53% = 0.53

Первоначально, мы должны найти количество электричества, протекшее через электролит:

Q = I * t = 25 A * 1800 с = 45000 Кл (Кулон)

Затем, используя стехиометрические коэффициенты из катодного процесса, мы можем найти количество вещества хрома, выделившегося на катоде:

1 моль Cr(с) = 3 электрона 1 Кл = 1 А * 1 с = 1 Кг * 1 м^2 * 1 с^-3 * 1 с = 1 Кг * м^2 * с^-2

Масса вещества (m) = (Q / F) * (1 моль / 3 электрона) * (52 г / 1 моль) где F = 96485 Кл/моль - постоянная Фарадея

Подставим значения:

m = (45000 Кл / 96485 Кл/моль) * (1 моль / 3 электрона) * (52 г / 1 моль) * 0.53

Посчитаем результат:

m ≈ 33.07 г

Таким образом, масса вещества, выделившегося на катоде при электролизе в течение 30 минут при силе тока 25 А и выходе металла по току 53%, составляет приблизительно 33.07 г.