У цьому параграфі ви дізнаєтеся, як визначити:
• масу речовини, що утворюється внаслідок електролізу;
• час пропускання електричного струму, необхідного для добування певної маси чи об’єму речовини;
• силу струму, за якої можна отримати потрібну масу чи об’єм речовини.
1. Розрахунок маси речовини, що утворюється внаслідок електролізу під дією струму певної сили. За законом Фарадея маса речовини, яка утворюється під час електролізу, пропорційна кількості електрики, що пройшла крізь розчин:
Приклад 1. Крізь розчин калій гідроксиду протягом 2 год 30 хв пропускали електричний струм силою 15,65 А. Які речовини та якої маси чи об’єму (н. у.) отримали на інертних електродах?
Розв’язання
а) Записуємо хімічне рівняння електролізу водного розчину KOH: На катоді йони K+ не відновлюються, оскільки в ряду стандартних електродних потенціалів калій стоїть до алюмінію; на аноді йони OH- окиснюються, тому що середовище лужне.
б) Обчислюємо маси отриманих речовин з використанням першого закону Фарадея:
2. Обчислення часу пропускання струму певної сили для добування певного об’єму газу (н. у.) або маси металу згідно із законом Фарадея здійснюють за формулою
Приклад 2. У результаті пропускання крізь розчин CuSO4 електричного струму силою 10 А маса інертного електрода збільшилася на 11,85 г. Визначте час проведення електролізу за умови, що вихід за струмом становить 100 %.
Розв’язання
Із математичного виразу закону Фарадея знаходимо формулу для обчислення t — часу проведення електролізу:
Відповідь: 1 год.
3. Обчислення сили струму, за якої на катоді виділяється певна маса (об’єм) речовини, здійснюють згідно із законом Фарадея за формулою
Приклад 3. Визначте силу струму, якщо під час електролізу водного розчину AgNO3 на інертних електродах протягом 1 год на катоді виділилося 16,5 г срібла за умови, що вихід за струмом становить 100 %.
Розв’язання
Згідно із законом Фарадея сила струму I дорівнює:
Запитання та завдання
1. Яка маса міді виділиться на катоді в результаті проходження крізь водний розчин купрум(ІІ) сульфату струму силою 10 А протягом 1 год?
2. Яку масу нікелю одержали під час електролізу розчину нікель(ІІ) сульфату під дією струму силою 10 А протягом 5 год?
3. Під час електролізу розчину аргентум^) нітрату з інертними (нерозчинними) електродами маса катоду зросла на 43,2 г. Яка речовина та в якій кількості виділилася на аноді?
4. Обчисліть час пропускання струму силою 5 А крізь розчин ферум(ІІ) сульфату для добування 2,8 г заліза.
5. Обчисліть час пропускання струму силою 12,1 А крізь хлоридну кислоту для добування 6 л хлору (н. у.).
6. Обчисліть силу струму, за якої під час електролізу розчину ферум(ІІ) сульфату протягом 33 хв добули 2,3 г заліза.
7. Обчисліть силу струму, за якої під час електролізу розчину сульфатної кислоти за 40 хв одержали 0,98 л (н. у.) кисню.
8. Обчисліть силу струму, за якої під час електролізу розчину калій сульфату за 50 хв одержали 0,95 л (н. у.) водню.
*9. Яка маса срібла виділиться на катоді внаслідок електролізу, якщо крізь розчин AgNO3 пропускали струм 10 А протягом 30 хв?
*10. Струмом силою 50 А за 3 год під час електролізу на нерозчинному електроді було відновлено 1778 г двовалентного металу. Якою була молярна маса еквіваленту цього металу? Який це метал?
*11. Визначте силу струму під час електролізу водного розчину солі металічного елемента з молярною масою 52 г/моль, якщо за 6 год на інертному електроді одержали 260 г металу.
*12. Який об’єм водню та кисню (н. у.) виділиться на інертних електродах, якщо протягом 4 год крізь розчин H2SO4 пропускати електричний струм силою 10 А?
*13. Обчисліть час пропускання струму силою 2,95 А крізь розчин натрій нітрату, щоб на катоді добути 1 л водню.
*14. Визначте силу струму, за якої під час електролізу розчину хром(ІІІ) сульфату протягом 30 хв виділилося 1,2 г хрому.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Бутенко (поглиблений рівень)