Консультация № 155423
22.12.2008, 22:50
0.00 руб.
0 1 1
Здравствуйте, помогите сделать следующие задания:
1. Электролиз 0.5 л 20 %-го раствора NaCl (плотность 1.15 г/мл) проводился в течение 3 ч при токе 2 А. Найти конечную концетрацию NaCl и массу вещества, выделившегося на катоде. Выход по току 90%. Написать электродные процессы.
2. Написать процессы, протекающие при коррозии контактирующей в воде пары металлов Au/Cu.
3. Чему равен потенциал кислородного электрода в стандартных условиях в нейтральной, кислой (рН = 0) и щелочной (рН = 14) средах?

Обсуждение

Неизвестный
23.12.2008, 22:58
общий
это ответ
Здравствуйте, Domi Alexandro!
1. Электродные процессы, протекающие при электролизе:
(анод) 2Cl- - 2e = Cl2, E0a = + 1.36 В
(катод) 2H2O + 2e = H2 + 2OH-, E0k = - 0.828 В

Суммарная реакция:
2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2

Через раствор пропущен суммарный заряд q = I*t = 2А * 3 * 60 * 60 с = 21600 Кл. Умножив его на выход по току, получаем т. н. эффективный заряд:
q0 = 0.9 * 21600 = 19440 Кл. Количество эквивалентов любого из веществ, вступившее в реакцию, равно:

n = q0/F, где F = 96485 Кл/моль, n = 19440 / 96485 = 0.2015 моль*экв.
На катоде, таким образом, выделяется 0.2015 моль*экв водорода и 0.2015 моль*экв щелочи(NaOH). Молярные массы эквивалентов:
H2 - 1 г/моль*экв;
NaOH - 40 г/моль*экв.

Массы веществ, выделившиеся на катоде:
H2 - 0.2015 г;
NaOH - 0.2015 * 40 = 8.06 г.
Суммарная масса: 8.2615 г.

Израсходуется NaCl - 0.2015 моль*экв или 0.2015 * 58.5 = 11.79 г.
Начальная масса NaCl в растворе:
m0 = 0.5 л * 1150 г/л * 0.2 = 115 г.
Конечная масса:
m = m0 - [$916$]m = 115 - 11.79 = 103.21 г.
При этом раствор потеряет в массе за счет улетевшего водорода 0.2015 г, а за счет хлора - 0.2015 * 35.5 = 7.15 г. Масса раствора равна:
mр = 0.5 * 1150 - 0.2015 - 7.15 = 567.65 г.
Конечная концентрация NaCl равна:
C = 103.21 / 567.65 * 100% = 18.18%.

2. Не указана агрессивная среда. Считаем, что коррозия идет при участии кислорода.
На золоте будет идти кислородная деполяризация:
O2 + 2H2O + 4e = 4OH-

А медь, как элемент с меньшим потенциалом, соответственно, более активный, подвергается коррозии:
Cu0 - 2e = Cu2+

3. В нейтральной среде идет электродный процесс:
O2 + 4H+ + 4e = 22O
при pH = 7 потенциал равен 0.815 В.

В кислой среде:
O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
при pH = 0 потенциал равен 1.229 В.

В щелочной среде наиболее вероятным процессом будет
2H2O + O2 + 4e = 4OH-
а его потенциал вычисляется по уравнению Нернста из потенциала в кислой среде:

E = 1.229 + 0.059/4 * lg ([O2]*[H+]4) = 0.401 В, где [H+] = 10-14 М.

С уважением, Товарищ Бородин
Форма ответа