n H2O в р-ре NaOH = (1.11*14.4*0.9)/18 = 0.8 моль;
1) Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S;
далее, между продуктами данной р-ии и р-ом NaOH возможны след. р-ии:
2а) H2S + NaOH = NaHS + H2O и
2б) NaHS + NaOH = Na2S + H2O и
3) Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4];
в р-ии 1) обр-я 0.02 моль Al(OH)3 и 0.03 моль H2S;
считаем, что в 1 очередь NaOH будет реаг-ь с H2S, изм-м V, связ-м с внес-м Al2S3 в р-р NaOH и посл-м вып-м Al(OH)3 в осадок, пренебрегаем;
с учетом мольного соотн-я NaOH и H2S сначала по р-ии 2а) обр-я 0.03 моль NaHS, затем из 0.04-0.03 = 0.01 моль NaOH и 0.01 моль NaHS по р-ии 2б) обр-я 0.01 моль Na2S;
после разб. р-ра до 50 мл, Cм. NaHS и Na2S составят соотв-о (0.03-0.01)/0.05 = 0.4 моль/л и 0.01/0.05 = 0.2 моль/л;
c Br2 может реаг-ь и NaHS и Na2S:
4) NaHS + Br2 = NaBr + HBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.02 = 3.2 г Br2;
5) Na2S + Br2 = 2NaBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.01 = 1.6 г Br2;
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 (+).
n NaOH = (1.11*14.4*0.1)/40 = 0.04 моль;
n H2O в р-ре NaOH = (1.11*14.4*0.9)/18 = 0.8 моль;
1) Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S;
далее, между продуктами данной р-ии и р-ом NaOH возможны след. р-ии:
2а) H2S + NaOH = NaHS + H2O и
2б) NaHS + NaOH = Na2S + H2O и
3) Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4];
в р-ии 1) обр-я 0.02 моль Al(OH)3 и 0.03 моль H2S;
считаем, что в 1 очередь NaOH будет реаг-ь с H2S, изм-м V, связ-м с внес-м Al2S3 в р-р NaOH и посл-м вып-м Al(OH)3 в осадок, пренебрегаем;
с учетом мольного соотн-я NaOH и H2S сначала по р-ии 2а) обр-я 0.03 моль NaHS, затем из 0.04-0.03 = 0.01 моль NaOH и 0.01 моль NaHS по р-ии 2б) обр-я 0.01 моль Na2S;
после разб. р-ра до 50 мл, Cм. NaHS и Na2S составят соотв-о (0.03-0.01)/0.05 = 0.4 моль/л и 0.01/0.05 = 0.2 моль/л;
c Br2 может реаг-ь и NaHS и Na2S:
4) NaHS + Br2 = NaBr + HBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.02 = 3.2 г Br2;
5) Na2S + Br2 = 2NaBr + S - в данной р-ии прор-т 160*0.01 = 1.6 г Br2;
сумм. с NaHS и Na2S прор-т Br2 массой 4.8 г.
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: