Pobierz Elektrochemia - prawa elektrolizy Faraday'a i więcej Prezentacje w PDF z Elektrochemia tylko na Docsity! Elektrochemia
- prawa elektrolizy Faraday a
Zadania
I prawo Faraday’a • Masa substancji wydzielonej na elektrodach podczas elektrolizy jest proporcjonalna do natężenia prądu i czasu trwania elektrolizy • m = k·I·t – m – masa wydzielonej substancji [g] – I – natężenie prądu [A] – t – czas trwania elektrolizy [s] – q - ładunek [C] – k – współczynnik proporcjonalności, zwany równoważnikiem elektrochemicznym • k = M/(z·F) – M – masa molowa – z – ładunek jonu – F - stała Faradaya [kulomb/mol] • oznacza całkowity ładunek elektryczny jednego mola elektronów F = NAe: – NA - stała Avogadra, – e - ładunek elektronu = 1,6021917(70)×10-19 C • F = 96 487,03 ± 1,6 C/mol ~ 96 500 C/mol. q II. Prawo Faraday’a • Gdy ładunek, czyli I·t = const.: stosunek masy substancji wydzielonej na 1. elektrodzie do masy substancji wydzielonej na elektrodzie 2. ma się jak stosunek współczynników proporcjonalności k: • m1/m2 = k1/k2 → m1/m2 = M1z2/M2z1 → n1z1 = n2z2 Przykład 1. ←k = M/(z·F) • Podczas elektrolizy wodnego roztworu AgNO3 wydzieliło się 21,6g srebra. Ile gramów miedzi wydzieliłby ten sam ładunek elektryczny przepływający przez roztwór zawierający jony Cu2+? - Dane: mAg+ = 21,6g, MAg = 108g/mol, n1 – ilość moli srebra, z1 = 1, MCu = 63,5g/mol, n2 – ilość moli miedzi, z2 = 2 - Szukane: mCu = ? - Rozwiązanie: Ag+ + e = Ag Cu2+ + 2e = Cu n1 = 21,6/108=0,2 mola n1z1 = n2z2 0,2·1= n2·2 n2 = 0,1 mCu = n2·MCu mCu = 6,35 g - Odpowiedź: Ten sam ładunek elektryczny wydzieliłby 6,35 g. Przykład 2. • Jeżeli na anodzie wydzieliło się w czasie elektrolizy stopionego KOH 11,2 dm3 tlenu (w warunkach normalnych), to jaka jest ilość wydzielonego na katodzie potasu? – Dane: Vtlenu = 11,2 dm3, n1 – liczba moli tlenu, z1 = 4, n2 – liczba moli potasu, z1 = 1, MK = 39,1g/mol – Szukane: mK = ? – Rozwiązanie: Anoda: 4OH - = O2+ 4e + 2 H2O Katoda: K+ + e = K W warunkach normalnych 1 mol gazu - 22,4 dm3 n1 - 11,2 dm3 →n1 = 0,5 mola n1z1 = n2z2 0,5mola·4= n2·1 n2 =2 mole mK = MK · n2 mK = 78,2g – Odpowiedź: Na katodzie wydzieliło się 78,2 g potasu Zadania • Zadanie 1. Jak długo musi przepływać prąd o natężeniu 1A przez rozcieńczony roztwór H2SO4, aby wydzielić łącznie 0,336 dm3 gazów (w stanie suchym w warunkach normalnych)? Odp.: 32 min. • Zadanie 2. 500cm3 wodnego roztworu NaCl poddano elektrolizie. Po jej zakończeniu pH roztworu wynosiło 12,00. Oblicz, jaką objętość zajęły w warunkach normalnych gazowe produkty wydzielone podczas tego procesu. Odp.: 0,112 dm3 • Zadanie 3. Podczas przepływu prądu o natężeniu 3A w ciągu 100 minut przez roztwór soli metalu trójwartościowego wydzieliło się 1,68g metalu. Ile wynosi masa atomowa tego metalu? Odp.: 27g • Zadanie 4. Jak długo należy prowadzić elektrolizę prądem o natężeniu 5A roztworu zawierającego w 5dm3 2 mole AgNO3 i 2 mole Cu(NO3)2, aby wydzielić praktycznie całkowicie srebro i miedź z tego roztworu, jeśli wydajność prądowa procesu wynosi 90%? Odp.: ok.. 36h • Zadanie 5. Podczas elektrolizy wodnego roztworu KNO3 na elektrodach wydzieliło się 67,2 dm3 mieszaniny gazów (w przeliczeniu na warunki normalne). O ile zmniejszyła się objętość roztworu? Gęstość wody = 1g/cm3 Odp.: 36 cm3 • Zadanie 6. Przez roztwór zawierający 1 mol NaCl i 1 mol MgCl2 przepuszczono ładunek 193000 C. Oblicz o ile gramów wzrosła masa katody? Odp.: 24g.