Verseny problémák kémia törvényének elektrolízis Faraday, folyóiratban megjelent „fiatal tudós”
Bibliográfiai leírása:
A jellemzője középfokú oktatás Magyarországon, hogy a diákok és tanáraik iránt érdeklődő vesz részt az olimpián. A felkészülés az olimpiai játékok kémia kell venni, hogy a diákok képesnek kell lennie arra, hogy megoldja a számítási feladatok hatékony. Között a sokféle különböző kémiai problémák okozzák a legnagyobb nehézséget a probléma, amelyre ráadásul erős kémiai tudás szükséges, hogy rendelkezzen a jó fizika tananyag. Bár nem mindig figyelt megoldása még a legegyszerűbb feladatok ismeretében két út - a kémia és a fizika, a problémák az ilyen típusú is előfordulhatnak olimpián kémia. És így, anélkül, hogy vizsgálja a problémát az ilyen típusú az osztályban, a tanár véletlenül megfosztani tanítványa megnyerheti a versenyt. Felhívjuk figyelmét, hogy ez a fajta probléma érdekes lesz és hozzáférhető észlelés, nem minden hallgató. Problémák a Faraday-törvény bonyolult, és nem jellemző az iskola kémia során.
Az összes feladat vannak osztva 3 szintes, nagyon egyszerű, átlagos és összetett. Ezért ezt az anyagot szánják sokféle tanulói számára, hogy troechnikov dobogósaival. Mivel a fejlődés főként a gyakorlati készítmény elméleti anyagot röviden leírjuk elég. Valamennyi javasolt célkitűzések részletes megoldásokat, amelyek jelentősen menteni értékes tanár időt.
Elméleti alapjai Faraday-törvény
Elektrolízis - redox folyamat zajlik alatt átfolyó villamos áram segítségével a elektrolit oldat vagy olvadék.
A vizes oldatok elektrolízisével a:
Annak megállapítására, a termék szabad elfelejteni, hogy
1. A katódon kinyerjük a terméket fém függ a helyzet számos standardpotenciál:
Li Rb K Ba Ca Na Mg Al | Mn Zn Cr Fe Co Pb H | Cu Hg Ag Pt Au
Az egyetlen hidrogén visszanyert fémet sóoldatok az első csoport.
A fém-só oldatok a második csoport zajlik párhuzamosan két folyamat - a hidrogén és fém hasznosítás. (B gyakran problémák szem előtt, hogy csak a fém kationok csökken, és a hidrogén-visszanyerés ebben az esetben nem tekinthető) Az elektrolízis során oldatok fémek sói a harmadik csoport egyetlen fém csökken a katódon.
2. Az anódon, a kapott termék egyaránt függ az anód anyag és a az anion természetétől. Oxidált inert elektród Cl, Br, I, S 2 ¯ (anoxikus sav anionok), OH és RCOO- (anionjai karbonsavak R2 + 2CO2). F és anionjai oxigéntartalmú savak (szulfát, nitrát, foszfát-anionokat) nincsenek alávetve elektrolízis vizes oldatokban.
A kapcsolat a mennyisége az anyag képződött elektrolízis során az elektród (katód vagy anód), és a villamos energia mennyisége átengedjük egy elektromos cella határozza meg Faraday-törvény:
m - tömege a felszabadult anyag (g);
E - az egyenértékű anyag tömege (g / mol), a relatív moláris tömege megegyezik a számát adását vagy elektronok;
M - moláris tömege a felszabadult anyag (g / mol);
n - az elektronok száma vesz részt a reakcióban;
I - áramerősség (A); t - idő (c); F - a Faraday-állandó = 96,500 C / mól.
Feltételek válaszokat és problémák megoldása
1. Elektrolízis 100 g vizes kénsav-oldattal a móltörtje az utolsó 2,5% végeztük 15 percig. Áramerősség állandó és egyenlő 10 A. összegének kiszámítására a villamos engedünk az oldaton keresztül (a Cl).
2. Az elektrolízist 100 g vizes kénsav-oldattal a móltörtje az utolsó 2,5% végeztük 15 percig. Áramerősség állandó és egyenlő 10 A. összegének kiszámítására a elektronok áthaladó oldatot.
3. Számítsuk ki a tömegét higany felszabadult a katód áramot engedünk 6 A után higany-klorid-oldattal 35 percig.
4. Amikor halad egy egyenáramú 6,4 A 30 percen keresztül egy ismeretlen fém-klorid megolvad a katódon különítettek 1,07 g a fém (SO. = + 3). Határozza meg, só készítményt, amely ki van téve a elektrolízis.
Egyenlet szerint reakciót, a felszabadult mennyiségét a fém 3-szor kisebb, mint a mennyiségű elektront mol.
Keresek fém - alumínium.
5.Elektroliz 100 g vizes kénsav-oldattal a móltörtje az utolsó 2,5% végeztük 15 percig. Áramerősség állandó és egyenlő 10 A. Számítsuk ki a tömeg frakció (százalékban) az oldott anyag a végső oldatban.
Szerint a reakció egyenlet móljainak száma a víz a lebontó fél mol mennyiségű elektront, ami áthaladt a elektrolizáló bomlása során a víz:
6. Amikor áthaladó 120 ml olyan oldatot, amely smesAu (NO3) 3 IHG (NO3) 2. áramerősség 0,9 A 120 perc múlva az elegyet állt ki a katódon fém teljes tömege 5,99 g írni minden egyes sóelektrolízishez egyenletet, és meghatározza a moláris koncentrációja sók a kiindulási oldatban, ha ismert, hogy a katód gázok nincsenek kiosztva, és miután elektrolízis bezárása oldat nem tartalmaz fémionok [1, 21].
Jelöljük a só mennyisége mol oldatban, és
mól. Akkor az összeg a képződött fém is megegyezik mol, mol.
A hipotézis, súlya fém keverék kicsapódik a katódon,
egyenlő 5,99 g, így: városi
Az elektronok száma, ami áthaladt a megoldást:
A csökkentés a fém ionok egyenletek: Mol.
Mi egy olyan rendszer felállítása a két egyenlet:
amelyek megoldása találunk mol, mol.
A moláris koncentrációja sók a kiindulási oldatban:
7.Elektrohimicheskoe marás ötvözet (anódos kezelést) végezzük elektrolízissel vizes elektrolit oldatban. Számítsuk ki a szükséges időt, hogy létrehozzák a hornyok 10 cm hosszú, 2 cm széles és 0,2 cm mély sárgaréz áramerősség mellett 100 A és a reakciót 50% -os hozammal. Brass Összetétel: 57% réz és 43% cink (mól); réz sűrűsége 8,16 g / cm 3 [2, 243].
Az elektronok száma, hogy elment az oxidációs sárgaréz:
A teljes száma elektronok áthalad a elektrolizáló:
Szerint a Faraday-törvény
így a szükséges idő a kialakulását hornyok:
A: 0,54 h [2, 418].
Ezért a móljainak száma elektronok áthaladó elektrolizáló bomlása során vizet (a második reakció):
Togdamol, és az oldat tömegére vonatkoztatva csökkent
Egy általános csökkenése az oldat tömegére vonatkoztatva:
otkudax = 1804
9.K 200 g 16% -os oldatának 200 g 29,8% -os vizes kálium-klorid-oldattal réz-szulfát emelkedett, és a kapott oldatot vetjük alá elektrolízis inert elektródák. Az elektrolízis akkor fejeződik be, amikor a tömeghányad szulfátionok az oldatban volt egyenlő 5,61%. Számítsuk ki a termék tömeget kicsapjuk az elektródákon, és a villamos energia mennyisége vezetünk át az oldaton.
A kapott oldatok össztömege 400 g; elektrolízis befejeződött, amikor a súly a végső oldat, tömegére frakció szulfátionok volt egyenlő:
A teljes réz kinyerését (0,2 mól) 0,4 mól elektron szükséges, és a klór (0,4 mól) - 0,8 mól elektronok.
Számítsuk ki a tömege az oldat ahogy áthalad a elektrolizáló 0,8 mól elektron (például a mólszáma elektronok, ami áthaladt az elektródák azonos, a katód, a réz mellett, 0,2 mól hidrogén-különítettek):
amely nem felel meg a problémát (342,3 g). Következésképpen, az elektrolízis végbemegy vízzel bomlás mindkét elektróda.
Fejezzük ki a végső oldat tömegét:
mol, amely megfelel a 1,8 mól elektronok.
Víz elektrolízis egyenlet
tömegének kiszámításához hidrogén és oxigén által termelt bomlása 0,9 mól víz:
Így általánosságban, osztottak 12,8 g réz és 0,4 + 1,8 = 2,2 g hidrogén az anódon - 28,4 g 14,4 g klórt és oxigént, és átengedjük egy 0,8 + 1 elektrolizáló, 8 = 2,6 mol elektronokat.
Szerint a Faraday-törvény a villamos energia mennyisége áthaladt a megoldás:
A: katód Cu 12,8 g és 2,2 g H2; anód Cl2, 28,4 g és 14,4 g O2;
Alapvető kifejezések (automatikusan generált). oldatot kénsav mol elektron g vizes kénsav-oldattal, a kénsav moláris, sav móltörtje, a móltörtje az utóbbi, megosszák a legújabb 2,5% -os oldatok A fémsók, a mólszáma elektronok elektrolízis az oldat tömegére vonatkoztatva, az elektrolízis vizes-klorid-oldat kálium-áram, a -os réz-szulfát, a tömege csökkenjen az oldat, a Faraday-törvény elektrolízis, egyenlő mól, áramerősség, lezárás elektrolízis oldat az oldat tömegére vonatkoztatva.