Применим II закон Фарадея
m = ЭIt/F = ЭIt/96500
ЭCu = 64/2 = 32 г/моль
m =32∙10∙3∙3600/96500 = 35,8 г
E0(Cu2+/Cu) = 0,34 В
E0(H2O/H+) = -0,41 В
E0(H2O/O2) = 0,82 В
Растворимый медный анод:
На катоде возможно восстановление меди и воды. Но потенциал меди имеет более положительное значение, чем потенциал восстановления воды (E0(H2O/H+) = -0,41 В), поэтому на катоде будет восстанавливаться медь. На аноде также возможно окисление меди или воды и, т.к. потенциал меди имеет меди имеет меньшее значение, чем потенциал окисления воды (E0(H2O/O2) = 0,82 В), то на аноде будет окисляться медь:
К: Cu2+ + 2e = Cu0
A: Cu0 – 2e = Cu2+
Cu2+ + Cu0 = Cu0 + Cu2+
Инертный нерастворимый анод:
Соль состоит из катиона неактивного металла и аниона кислородсодержащей кислоты. В этом случае на катоде происходит восстановление меди, а на аноде окисление воды:
K: Cu2+ + 2e— = Cu
A: 2H2O -4e— = O2 + 4H+
2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+
2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2 + 2H2SO4
Применим II закон Фарадея
m = ЭIt/F = ЭIt/96500
V = VЭIt/F = VЭIt/96500
Переведем часы в секунды: t = 3 ч = 10800 с
Э(Cl2) = ½ = 0,5 моль
VЭ(Cl2) = 22,4∙0,5=11,2 л
V = 11,2∙5∙10800/96500 = 6,3 л.
Составим уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе:
MgCl2 расплав
К: Mg2+ + 2e → Mg0
A: 2Cl— — 2e → Cl20
MgCl2 → Mg + Cl2
MgCl2 раствор
К: 2H2O + 2e → H20 + 2OH—
A: 2Cl— — 2e → Cl20
MgCl2 + 2H2O → H2 + Cl2 + Mg(OH)2
MgCl2 и ZnSO4 растворы
К: 2H2O + 2e → H20 + 2OH—
Zn2+ + 2e → Zn0
A: 2Cl— — 2e → Cl20
2H2O — 4e → O20 + 4H+
MgCl2 + 2ZnSO4 + 4H2O → H2 + O2 + Cl2 + 2Zn + Mg(OH)2 + 2H2SO4
