Descrierea bibliografică:
O caracteristică a învățământului secundar în România este că elevii și profesorii lor interesați să participe la Jocurile Olimpice. În pregătirea pentru Jocurile Olimpice de la chimie ar trebui să se țină seama de faptul că elevii trebuie să fie în măsură să rezolve sarcini de calcul în mod eficient. Printre marea varietate de diferite probleme chimice provoacă cele mai mari dificultăți ale problemei, pentru care, în plus față de cunoștințele chimice puternice este necesar să posede un material bun curs de fizica. Deși nu a plătit întotdeauna o atenție la rezolvarea chiar și cele mai simple sarcini folosind cunoștințe de două cursuri - chimie și fizică, problemele de acest tip sunt, uneori, găsite pe Jocurile Olimpice în chimie. Și astfel, fără a investiga problemele de acest tip în clasă, profesorul poate lipsi din greșeală elevul său o șansă de a câștiga în competiție. Vă rugăm să fiți conștienți de faptul că acest tip de problemă va fi interesantă și accesibilă percepției, nu toți studenții. Probleme cu privire la legea lui Faraday complicate și nu sunt tipice pentru curs chimie școală.
Toate sarcinile sunt împărțite în 3 nivele, foarte simplu, medii și complexe. Prin urmare, acest material este destinat pentru o gamă largă de studenți, de la troechnikov la medaliați. Având în vedere că dezvoltarea este axat în principal pe materialul teoretic de pregătire practică este descris pe scurt suficient. Toate obiectivele propuse au soluții detaliate, care vor economisi semnificativ timpul prețios profesor lui.
Fundamentele teoretice ale Legii lui Faraday
Electroliza - proces redox care are loc în timpul trecerii curentului electric prin soluția de electrolit sau topi.
Electroliza soluțiilor apoase de:
La determinarea produsului trebuie amintit că
1. La catod, recuperarea metalului produs depinde de situația într-un număr de potențiale de electrod standard:
Li Rb K Ba Ca Na Mg Al | Mn Zn Cr Fe Co Pb H | Cu Hg Ag Pt Au
Singurul hidrogen este recuperat soluții de sare de metal din primul grup.
Soluțiile de săruri metalice ale doilea grup se desfășoară în paralel două procese - recuperarea hidrogenului și metal. (B are adesea probleme în vedere faptul că doar cationii metalici este redus, și recuperarea hidrogenului în acest caz, nu este considerat) În electroliza soluțiilor de săruri ale metalelor din grupa a treia numai metal este redus la catod.
2. La anod, produsul rezultat depinde atât materialul anodului și natura anionului. Oxidată la un electrod inert CI, Br, I, S 2 ° (anioni de acizi anoxice), OH¯ și RCOO (anioni ai acizilor carboxilici R2 până la + 2CO2). F și anioni ai acizilor conținând oxigen (sulfat, azotat, anioni fosfat) nu sunt supuse electroliză în soluții apoase.
Relația dintre cantitatea de substanță formată în timpul electrolizei pe electrodul (catod sau anod) și cantitatea de energie electrică a trecut printr-o celulă electrică este determinată de legea lui Faraday:
m - masa substanței eliberate (g);
E - masa echivalentă a substanței (g / mol), molar masă relativ egal cu numărul de electroni dau sau primesc;
M - masa molară a substanței eliberate (g / mol);
n - numărul de electroni implicați în reacție;
I - intensitatea curentului (A); t - timpul (c); F - constanta Faraday = 96.500 C / mol.
Condiții răspunsuri și rezolvarea problemelor
1. Electroliza 100 g dintr-o soluție apoasă de acid sulfuric cu fracția molară a ultimei 2,5% au fost efectuate în 15 minute. Amperaj a fost constantă și egală cu 10 A. Se calculează cantitatea de energie electrică a trecut prin soluție (la Cl).
2. Electroliza a fost de 100 g dintr-o soluție apoasă de acid sulfuric cu fracția molară a ultimei 2,5% au fost efectuate în 15 minute. Amperaj a fost constantă și egală cu 10 A. Se calculează cantitatea de electroni care trec prin soluție.
3. Se calculează masa mercurului eliberat la catod prin trecerea unui curent de 6 A după soluție de clorură mercurică timp de 35 de minute.
4. La trecerea unui curent de 6,4 A, timp de 30 minute printr-o clorură de metal necunoscută se topesc la catod a fost alocat 1,07 g de metal (SO. = + 3). Se determină compoziția de sare care este supusă electrolizei.
Conform reacției ecuației, cantitatea de metal eliberată de 3 ori mai mică decât cantitatea de electroni mol.
metalice Căutând - aluminiu.
5.Elektroliz 100 g dintr-o soluție apoasă de acid sulfuric cu fracția molară a ultimei 2,5% au fost efectuate în 15 minute. Amperaj a fost constantă și egală cu 10 A. Se calculează fracția de greutate (în procente) solutului în soluția finală.
Conform numărul ecuației reacției de moli de apă în cantitatea molară jumătate descompunându de electroni, care au trecut prin electrolizor în timpul descompunerii apei:
6. La trecerea prin 120 ml dintr-o soluție care conține smesAu (NO3) 3 IHG (NO3) 2. amperaj de 0,9 A, timp de 120 min, amestecul se afla pe masa totală catod metalic de 5,99 g Scrieți fiecare ecuație sare de electroliză și se determină concentrația molară a sărurilor în soluția de pornire, în cazul în care se știe că gazele cu catod nu sunt alocate, și după închidere electroliza soluție nu conține ioni metalici [1, 21].
Notăm cantitatea de sare în soluție mol și
mol. Apoi, cantitatea de metal format de asemenea mol egal, mol.
Prin ipoteză, amestec de metal greutate precipitat pe catod,
este egală cu 5,99 g, prin urmare: oraș
Numărul de electroni care au trecut prin soluție:
Din reducerea ionilor metalici trebuie ecuații: mol.
Am înființat un sistem de două ecuații:
care rezolvarea, vom găsi mol, mol.
Concentrația molară a sărurilor în soluția de pornire:
7.Elektrohimicheskoe aliaj de măcinare (tratament anodic) se realizează prin electroliză într-o soluție apoasă de electrolit. Se calculează timpul necesar pentru a forma canelurilor de 10 cm lungime, 2 cm lățime și 0,2 cm adâncime în aramă, la un curent de 100 A și un randament de reacție de 50%. Alama Compoziție: 57% cupru și 43% zinc (în moli); densitate alama 8,16 g / cm3 [2, 243].
Numărul de electroni care au mers la oxidarea alamă:
Numărul total de electroni trecut prin electrolizor:
Conform legii lui Faraday
prin urmare, timpul necesar pentru formarea de caneluri:
A: 0.54 h [2, 418].
Prin urmare, numărul de moli de electroni care trec prin electrolizor în timpul descompunerii apei (a doua reacție):
Togdamol și greutatea soluției a scăzut
O scădere generală greutatea soluției:
otkudax = 1804
9.K 200 g de soluție 16% din 200 g de soluție apoasă de clorură de potasiu 29,8% de sulfat de cupru a crescut, iar soluția rezultată a fost supusă electrolizei cu electrozi inerți. Electroliza este finalizată când fracțiunea de masă a ionilor de sulfat în soluție a fost egală cu 5,61%. Calculați masa produselor precipitate pe electrozi, iar cantitatea de energie electrică a trecut prin soluție.
Greutatea totală soluție de 400 g; electroliza este terminată atunci când greutatea soluției finale, bazată pe fracțiunea de masă a ionilor sulfat a fost egal cu:
Pentru recuperarea completă a cuprului (0,2 mol) dintr-o soluție de 0,4 mol de electroni necesar și clor (0,4 mol) - 0,8 mol de electroni.
Se calculează greutatea soluției pe măsură ce trece prin electrolizor 0,8 mol de electroni (ca numărul de moli de electroni care au trecut prin electrozi este identic, la catod, în plus față de cupru, a fost alocat 0,2 mol de hidrogen):
care nu îndeplinește problema (342,3 g). În consecință, electroliza continuă cu descompunerea apei pe ambii electrozi.
Se exprimă greutatea finală a soluției:
mol, ceea ce corespunde la 1,8 mol de electroni.
Ecuația electroliza apei
calcularea masei hidrogenului și oxigenului produs prin descompunerea 0,9 mol apă:
Astfel, în general, a fost alocat 12,8 g de cupru și 0,4 + 1,8 = 2,2 g de hidrogen la anod - 28,4 g 14,4 g de clor și oxigen, și trecut printr-un electrolizor 0,8 + 1, 8 = 2,6 electroni mol.
Conform legii lui Faraday cantitatea de energie electrică a trecut prin soluție:
A: Cu catod 12,8 g și 2,2 g de H2; Anod Cl2, 28,4 g și 14,4 g de O2;
Termeni de bază (generate automat). soluție de acid sulfuric electroni mol g soluție apoasă de acid sulfuric, acidul sulfuric cu fracția molară, mol de acid, cu fracția molară a acesteia din urmă, împărtășesc cele mai noi soluții de 2,5% de săruri metalice, numărul de moli de greutate electroni de electroliză a soluției, electroliza soluției apoase de clorură de curent de potasiu, o soluție de sulfat de cupru, reducând greutatea soluției, legea Faraday de electroliză, alunițe egale, amperaj, închidere greutate soluție de electroliză a soluției.