Написать схему электролиза раствора хлорида свинца с нерастворимым анодом. Вычислите массу выделившегося на катоде свинца, если электролиз вели в течение 20 минут при силе тока 3 А и выходе по току свинца 92%.
Перед тем, как начать составлять схему электролиза раствора хлорида свинца, давайте вспомним, как выглядит уравнение реакции электролиза данным способом:
PbCl2(l) -> Pb(s) + Cl2(g)
Теперь мы можем приступить к составлению схемы электролиза.
Схема:
|
V
+
Раствор |
хлорида свинца |
|
V
+
-
Нерастворимый анод|
В данной схеме раствор хлорида свинца находится в контейнере, а в него погружены два электрода:
1. Катод – место, где будет осуществляться редукция (в данном случае, выделение свинца).
2. Анод – место, где будет происходить окисление (в данном случае, выделение хлора).
Теперь перейдем к решению самой задачи и вычислению массы выделившегося на катоде свинца.
1. Найдем количество электричества (заряда), прошедшего через электролит, используя формулу:
Электрический заряд = сила тока * время
Заметим, что время указано в минутах, поэтому переведем его в секунды перед расчетами.
В нашем случае:
Сила тока = 3 А
Время = 20 мин * 60 сек/мин = 1200 сек
Подставим значения в формулу:
Электрический заряд = 3 А * 1200 сек = 3600 Кл
2. Вычислим количество вещества свинца, выделившегося на катоде, используя соотношение «1 моль вещества ↔ 1 фарад»
Формула связи заряда, количества вещества и фарада:
Заряд = (количество вещества * заряд числа Авогадро) / фарад
Заряд числа Авогадро (1 фарад) равен 96485 Кл/моль, поэтому:
Количество вещества (свинца) = (Заряд * фарад) / заряд числа Авогадро
В нашем случае:
Заряд = 3600 Кл
Фарад = 1
Заряд числа Авогадро = 96485 Кл/моль
Подставим значения в формулу:
Количество вещества (свинца) = (3600 Кл * 1) / 96485 Кл/моль ≈ 0,0373 моль
3. Найдем массу свинца, используя молярную массу свинца (207,2 г/моль).
Формула для расчета массы:
Масса (свинца) = Количество вещества (свинца) * молярная масса (свинца)
В нашем случае:
Количество вещества (свинца) = 0,0373 моль
Молярная масса (свинца) = 207,2 г/моль
Подставим значения в формулу:
Масса (свинца) = 0,0373 моль * 207,2 г/моль ≈ 7,70 г
Итак, масса свинца, выделившегося на катоде, составляет примерно 7,70 г.
Перед тем, как начать составлять схему электролиза раствора хлорида свинца, давайте вспомним, как выглядит уравнение реакции электролиза данным способом:
PbCl2(l) -> Pb(s) + Cl2(g)
Теперь мы можем приступить к составлению схемы электролиза.
Схема:
|
V
+
Раствор |
хлорида свинца |
|
V
+
-
Нерастворимый анод|
В данной схеме раствор хлорида свинца находится в контейнере, а в него погружены два электрода:
1. Катод – место, где будет осуществляться редукция (в данном случае, выделение свинца).
2. Анод – место, где будет происходить окисление (в данном случае, выделение хлора).
Теперь перейдем к решению самой задачи и вычислению массы выделившегося на катоде свинца.
1. Найдем количество электричества (заряда), прошедшего через электролит, используя формулу:
Электрический заряд = сила тока * время
Заметим, что время указано в минутах, поэтому переведем его в секунды перед расчетами.
В нашем случае:
Сила тока = 3 А
Время = 20 мин * 60 сек/мин = 1200 сек
Подставим значения в формулу:
Электрический заряд = 3 А * 1200 сек = 3600 Кл
2. Вычислим количество вещества свинца, выделившегося на катоде, используя соотношение «1 моль вещества ↔ 1 фарад»
Формула связи заряда, количества вещества и фарада:
Заряд = (количество вещества * заряд числа Авогадро) / фарад
Заряд числа Авогадро (1 фарад) равен 96485 Кл/моль, поэтому:
Количество вещества (свинца) = (Заряд * фарад) / заряд числа Авогадро
В нашем случае:
Заряд = 3600 Кл
Фарад = 1
Заряд числа Авогадро = 96485 Кл/моль
Подставим значения в формулу:
Количество вещества (свинца) = (3600 Кл * 1) / 96485 Кл/моль ≈ 0,0373 моль
3. Найдем массу свинца, используя молярную массу свинца (207,2 г/моль).
Формула для расчета массы:
Масса (свинца) = Количество вещества (свинца) * молярная масса (свинца)
В нашем случае:
Количество вещества (свинца) = 0,0373 моль
Молярная масса (свинца) = 207,2 г/моль
Подставим значения в формулу:
Масса (свинца) = 0,0373 моль * 207,2 г/моль ≈ 7,70 г
Итак, масса свинца, выделившегося на катоде, составляет примерно 7,70 г.