Anvendelser af kvantitative aspekter af elektrolyse

I teksten Kvantitative aspekter af elektrolyse, så du nogle matematiske forhold, der er etableret mellem de mængder, der er involveret i en elektrolyseproces, såsom den elektriske strøm (i), mængden af ​​elektrisk ladning (Q), der er nødvendig for processen, og den tid (t) der er føre til. Det blev også opdaget mængden af ​​elektrisk ladning, der bæres, når der er 1 mol elektroner, eller ifølge Avogadros konstant, 6.02. 10²³ elektroner.

Kort fortalt er forholdene:

Her er tre eksempler på, hvordan du kan bruge disse oplysninger til at løse praktiske elektrokemiproblemer. Det er vigtigt at bemærke, at her bruger vi værdien 96486 C. I den fleste kemiske litteratur anvendes den afrundede værdi 96500 C.

1. eksempel: Overvej en galvanisering, hvor en del er belagt med sølv. I slutningen af ​​denne elektrolytiske proces, den mængde ladning, der anvendes til Ag-ionerne⁺ hvis de reducerede Ag, var det 0,05 faraday. Ved at vide, at den molære masse af sølv er lig med 108 g / mol, siger hvad var massen af ​​sølv deponeret i denne proces?

Løsning:

Ag⁺ _(her) + og- → Ag_(s)
↓ ↓
1 mol e-1 mol
↓ ↓
1 faradag 108 g
0,05 faraday m
m = 5,4 g

2. eksempel: Lad os sige, at vi udfører elektrolyse af en vandig opløsning af nikkelsulfat (NiSO)₄), ved at anvende en elektrisk strøm svarende til 0,10 A i 386 sekunder. Hvad vil være massen af ​​nikkel, der opnås ved katoden? (Givet: molær masse af Ni = 58,7 g / mol)

Løsning:

Ni²⁺  + 2e- → Ni_(s)
↓ ↓
2 mol e-1 mol
↓ ↓
2 (96486 C) 58,7 g

For at skabe et forhold mellem regel og tre og finde den masse, der blev dannet i dette tilfælde, skal vi først finde mængden af ​​elektrisk ladning (Q):

Q = i. t
Q = 0,10. 386
Q = 38,6C

Så vi har:

2 (96486 C) 58,7 g
38,6 cm
m = 2265,82C. g
192972 C
m = 0,01174 g eller 11,74 mg

3. eksempel: Vi har tre elektrolytiske beholdere forbundet i serie og udsat for en strøm på 5 A i en tid på 32 minutter og 10 sekunder. I den første beholder har vi en CuSO-løsning₄; på det andet har vi en FeCl-løsning_3; og i det tredje har vi en AgNO-løsning₃. Bestem masserne af hvert af de metaller, der er afsat på elektroderne i de tre brønde. (Molmasser: Cu = 63,5 g / mol, Fe = 56 g / mol, Ag = 108 g / mol).

Løsning:

Lad os først sende tidsværdien til sekunder:

1 minut og 60 sekunder
32 minutter t
t = 1920 + 10 sekunder = 1930 sekunder

Med disse data kan vi bestemme mængden af ​​elektrisk ladning Q:

Q = i. t
Q = 5. 1930
Q = 9650 C

Nu bruger vi regler på tre for hver af de halvreaktioner, der forekommer i de tre kar for at finde ud af de respektive masser af aflejrede metaller:

1. Cuba: 2. Cuba: 3. Cuba:

Røv²⁺  + 2e- → Cu_(s) Tro³⁺ _(her) + 3 og- → Fe_(s) Ag⁺ _(her) + og- → Ag_(s)
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2 mol e-1 mol 3 mol e- 1 mol 1 mol e-1 mol
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
2. (96486 C) 63,5 g 3. (96486 C) 56 g 96486 C 108 g
9650 C m 9650 C m 9650 C m
m ≈ 3,175 g Cu_(s)m ≈ 1,867 g Fe_(s)m = 10,8 g Ag_(s)

Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aplicacoes-dos-aspectos-quantitativos-eletrolise.htm