I = 3 A
t = 50 мин = 3000 с
m(Ag)факт = 9,6 г
Поскольку соль AgNO3 образована слабым основанием и сильной кислотой, а материал анода не оговорен, то будем считать, что имеем электролиз с инертным анодом в кислой среде.
Анодный процесс
На аноде могут протекать два процесса – электрохимическое окисление воды с выделением кислорода и окисление аниона. Однако, поскольку в растворе находятся анионы NO3^(-), в которых азот имеет высшую степень окисления, то дальнейшее окисление аниона невозможно. Следовательно, в растворе будет протекать электрохимическое окисление воды.
Анод (+) 2Н2О – 4е = О2↑ + 4Н (+) (рН ≤ 7)
Катодный процесс
На катоде могут протекать два процесса – восстановление ионов Ag(+) и восстановление ионов водорода Н (+).
2Н (+) + 2е = Н2 (pH < 7); Еo восст = – 0,41 В
Ag(+) + e = Ag; Еo восст = + 0,799 В (при инертном аноде)
Поскольку электродный потенциал восстановления ионов серебра Ag (+) больше, чем электродный потенциал восстановления ионов водорода, то на катоде будут восстанавливаться ионы серебра Ag (+).
Катод (-)Ag(+) + e = Ag
Схема электролиза
Катод (-)Ag(+) + e = Ag | 4 - восстановление
Анод (+) 2Н2О – 4е = О2 + 4Н (+) | 1 – окисление
Ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции.
4Ag(+) + 2Н2О = 4Ag + О2↑ + 4Н (+)
Молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции.
4AgNO3 + 2Н2О = 4Ag↓ + О2↑ + 4НNO3
Электрохимический эквивалент серебра
k(Ag) = M(Ag)/(z(Ag)*F) = 108/(1* 96500) = 11,2*10^(-4) г/Кл
M(Ag) = 108 г/моль – молярная масса серебра
z(Ag) = 1 – число принимаемых ионом серебра Ag(+) электронов, равное валентности серебра
F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея
Заряд через электролит
q = I*t = 3*3000 = 9000 Кл
По первому закону Фарадея теоретическая масса выделившегося серебра
m(Ag)теор = q*k(Ag) = 9000*11,2*10^(-4) = 10,08 г
Выход серебра
q = [m(Ag)факт/m(Ag)теор] *100% = [9,6/10,08]*100% = 95,2%
Объяснение:
Дано:
m(техническийAI )=5,4г.
ω%(примесей)=10%
ω%(раствораHCI)=10%
Vm=22,4л./моль
m(HCI)-? V(H₂)-?
1. Определим массу примесей:
m(прим.)= ω%(прим)×m(техн.AI) ÷ 100%=10%×5,4г÷100%=0,54г.
2. Определим массу чистого алюминия:
m(AI) =m(техн.AI) -m(прим.)=5,4г.-0,54г.=4,86г.
3. Определим молярную массу алюминия и его количество вещества в 4,86г.:
M(AI)=27г./моль
n₁(AI)=m(AI)÷M(AI)=4,86г.÷27г./моль=0,18моль
4. Запишем уравнение реакции:
2AI+6HCI=2AICI₃+3H₂
по уравнению реакции:
n(AI)=2моль n(HCI)=6моль
4. Определим массу раствора соляной кислоты количеством 6моль:
m(раствораHCI)=n(HCI)xM(HCI)=6мольх36,5г./моль=219г.
5. Определим массу 10% соляной кислоты:
m(HCI)=ω%(раствора)×m(раствораHCI)÷100%
m(HCI)=10%×219г.÷100%=21,9г.
6. Определим количество вещества в 21,9г. соляной кислоты:
n₁(HCI)=21,9г.÷36,5г./моль=0,6моль
6. Запишем уравнение реакции:
2AI+6HCI=2AICI₃+3H₂
по уравнению реакции:
n(AI)=2моль n(HCI)=6моль n(H₂)=3моль
по условию задачи:
n₁(AI)=0,2моль n₁(HCI)=0,6моль n₁(H₂)=0,3моль
7. Определим объем водорода количеством вещества 0,3моль:
V(H₂)=n₁(H₂)xVm=0,3мольх22,4л./моль=6,72л.
8.ответ: потребуется масса соляной кислоты 21,9г. и выделится 6,72л. водорода.
