Задачі на електроліз, Закони Фарадея

розв'язання навчальних задач з Хімії
Відповісти
Sitalin
Повідомлень: 80
З нами з: 26 березня 2019, 18:03

Задачі на електроліз, Закони Фарадея

Повідомлення Sitalin » 27 березня 2019, 13:09

В загальному випадку, для розв'язання задач на закони Фарадея достатньо знати і розуміти наступну інформацію:

Кожен електрон має негативний заряд.
Заряд електронів вимірюється в кулонах (Кл), певна кількість електронів має відповідну кількість електричного заряду, або просто кількість електрики (q).
Заряд кількості електронів 1 моль = 96485 Кл - це число називають Число Фарадея або Стала Фарадея.
Кількість електрики, яку несуть 1 моль електронів називають 1 Фарадей (F).
Коли електрони рухаються зі швидкістю 1 Кл зарядів в секунду говорять про силу струму в 1 (Ампер).

m = MIτ / zF
q = Iτ

q - кількість електрики (Кл);
I - сила струму (А - ампер);
F - Фарадей = 9,648456*10^4 Кл;
m - маса (г.);
M - молярна маса (г./моль);
z - число (штук) електронів, які беруть участь в окисно-відновній реакції однієї елементарної частки речовини (атом, молекула, іон, тощо) на електродах;
τ - час (с. секунди).

Приклад задачі на електроліз і закони Фарадея:
Через електролізер, який містить 10 літрів 7,4% розчину КОН (ρ = 1,06 г./см3), пропустили струм протягом 2-х діб, після чого концентрація калій гідроксиду в розчині склала 8%. Розрахувати силу струму при якій відбувався електроліз розчину калій гідроксиду.

Розв'язання:
1. В процесі електролізу розчину КОН відбувається розкладання води на кисень і водень. Логічно, що збільшення концентрації на 0,6% відбулося за рахунок зменшення кількості води.
2. 10 л 7,4% розчину калій гідроксиду мають масу: 10600 г.
3. Маса калій гідроксиду в розчині дорівнює: 10600 * 7,4 / 100 = 784,4 г.
4. В процесі електролізу розчину калій гідроксиду, його кількість не змінюється, бо розкладається на кисень і водень тільки вода. Після електролізу 784,4 г. калій гідроксиду, концентрація розчину змінилася з 7,4% на 8,0%.
5. Загальна маса розчину після електролізу: 784,4 * 100/8 = 9805 г. Виходить, що за час електролізу, розклалося: 10600 - 9805 = 795 г. води.

2H2O → 2H2↑ + O2
4H2O + 4OH- → 2H2↑ + 4OH- + 2H2O + O2

Катод (-) 2H2O + 2e- → H2↑ + 2OH-
Анод (+) 4OH- - 4e- → 2H2O + O2

В процесі розкладання однієї молекули води бере участь 2 електрони, які на катоді відновлюють молекулу води до водню і гідроксид іона, а на аноді, окислюють гідроксид іон до молекули води і кисню, тобто z = 2 електрона.

6. Перетворимо формулу:

I = mzF / Mτ = 795 * 2 * 9,648456*10^4 / 18 * (60 * 60 * 24 * 2) = 49,322 A

Відповідь: 49,322 A

Відповісти