Aplikácie kvantitatívnych aspektov elektrolýzy

V texte Kvantitatívne aspekty elektrolýzy, videli ste niektoré matematické vzťahy, ktoré sa ustanovujú medzi veličinami zapojenými do procesu elektrolýzy, ako napr elektrický prúd (i), množstvo elektrického náboja (Q) potrebné na to, aby došlo k procesu, a čas (t), ktorý viesť k. Tiež sa zistilo množstvo elektrického náboja, ktoré sa prenáša, keď existuje 1 mól elektrónov alebo podľa Avogadrovej konštanty 6,02. 10²³ elektróny.

Stručne povedané, vzťahy sú:

Teraz uvádzame tri príklady toho, ako môžete tieto informácie použiť na riešenie praktických problémov s elektrochémiou. Je dôležité poznamenať, že tu používame hodnotu 96486 C. Vo väčšine chemických literatúr sa však používa zaokrúhlená hodnota 96 500 C.

1. príklad: Zvážte galvanické pokovovanie, pri ktorom bola časť potiahnutá striebrom. Na konci tohto elektrolytického procesu množstvo náboja použitého pre ióny Ag⁺ ak znížili Ag, bolo to 0,05 faraday. Ak viete, že molárna hmotnosť striebra sa rovná 108 g / mol, povedzte, aká bola hmotnosť striebra uloženého v tomto procese?

Rozhodnutie:

Ag⁺ _(tu) + a- → Ag_s
↓ ↓
1 mol e-1 mol
↓ ↓
1 faraday 108 g
0,05 faraday m
m = 5,4 g

2. príklad: Povedzme, že vykonávame elektrolýzu vodného roztoku síranu nikelnatého (NiSO₄), pričom sa na elektrický prúd privádza elektrický prúd rovný 0,10 A počas 386 sekúnd. Aká bude hmotnosť niklu, ktorá sa získa na katóde? (Dané: molárna hmotnosť Ni = 58,7 g / mol)

Rozhodnutie:

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

Aby sme vytvorili vzťah pravidlo troch a našli sme hmotnosť, ktorá sa v tomto prípade vytvorila, je potrebné najskôr zistiť množstvo elektrického náboja (Q):

Q = i. t
Q = 0,10. 386
Q = 38,6 ° C

Takže máme:

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

3. príklad: Máme tri elektrolytické nádrže, zapojené do série a vystavené prúdu 5 A po dobu 32 minút a 10 sekúnd. V prvej kadi máme roztok CuSO₄; na druhej máme roztok FeCl_3; a do tretice máme riešenie AgNO₃. Stanovte hmotnosti každého z kovov uložených na elektródach troch jamiek. (Molárne hmotnosti: Cu = 63,5 g / mol, Fe = 56 g / mol, Ag = 108 g / mol).

Rozhodnutie:

Najskôr odovzdajme časovú hodnotu sekundám:

1 minúta 60 sekúnd
32 minút t
t = 1920 + 10 sekúnd = 1930 sekúnd

Pomocou týchto údajov môžeme určiť množstvo elektrického náboja Q:

Q = i. t
Q = 5. 1930
Q = 9650 ° C

Teraz používame pravidlá troch pre každú z polovičných reakcií, ktoré sa vyskytujú v troch nádržiach, aby sme zistili príslušné hmotnosti uložených kovov:

1. Kuba: 2. Kuba: 3. Kuba:

Ass²⁺  + 2e- → Cu_s Viera³⁺ _(tu) + 3 a- → Fe_s Ag⁺ _(tu) + a- → 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_sm ≈ 1,867 g Fe_sm = 10,8 g Ag_s

Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/aplicacoes-dos-aspectos-quantitativos-eletrolise.htm