Ри электролизе фторида трехвалетного металла в течение 50 мин (сила тока 2а) на катоде выделился металл массой 2,145 г. выход по току равен 85%. определите что это за металл. вычислите объем газа, выделившегося на аноде (в л.)
По закону Фарадея масса выделившегося при электролизе металла m равна:
m = ItMw / Fz,
I-сила тока, t-длительность электролиза, M-молярная (атомная) масса металла, w - выход по току, F-постоянная Фарадея (96485 Кл/моль), z - число электронов, участвующих в реакции восстановлении металла. Поскольку из условия задачи известно, что металл трехвалентный и он восстановился до свободного металла, z равно 3, и уравнение электролиза имеет вид:
2 MeF3 = 2Me + 3F2
Из закона Фарадея получим молярную массу металла: M = zmF / Itw = 3mF / Itw = = (3*2.145 г * 96485 Кл/моль) / (2 А * 50 мин * 60 с/мин * 0,85) = = 121,74 (г * Кл / моль) / (А * с) = = 121,74 (г * Кл/ моль) / (Кл) = 121,74 г/моль
(Пояснение! Множитель 60 с/мин появляется для перевода минут в секунды для получения результат в системе СИ. Кроме того, произведение Ампера и секунды равно Кулону: А*с=Кл. )
По таблице Менделеева наиболее близкая к этому значению молярная масса сурьмы (Sb, 121,75 г/моль). Хотя сурьма в пятой группе, она и пяти-, и трехвалентна. Значит, ответ не противоречит условию задачи. Электролизу подвергался фторид сурьмы:
2SbF3 = 2Sb + 3F2
Находим количество выделившейся сурьмы: n= m/M = = 2.145 г / 121,75 г/моль = 0,01762 моль.
Согласно уравнению реакции, на 2 моль сурьмы выделяется 3 моль фтора. Тогда на 0,01762 моль сурьмы выделится х моль фтора. Составляем пропорцию: 2 моль Sb 3 моль F2 0,01762 моль Sb х моль F2
x = 0.01762 * 3 / 2 = 0.02643 моль.
Один моль газа при нормальных условиях занимает 22,4 литра. А 0,02643 моль газа при тех же условиях занимает y литров Составляем пропорцию:
1 моль газа - -- - - - - - - - 22,4 литра 0,02643 моль газа - - - - - y литров
При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами:
Внимательно прочитать условие задачи; Записать, что дано; Перевести, если это необходимо, единицы физических величин в единицы системы СИ (некоторые внесистемные единицы допускаются, например литры); Записать, если это необходимо, уравнение реакции и расставить коэффициенты; Решать задачу, используя понятие о количестве вещества, а не метод составления пропорций; Записать ответ. В целях успешной подготовки по химии следует внимательно рассмотреть решения задач, приводимых в тексте, а также самостоятельно решить достаточное число их. Именно в процессе решения задач будут закреплены основные теоретические положения курса химии. Решать задачи необходимо на протяжении всего времени изучения химии и подготовки к экзамену.
Вы можете использовать задачи на этой странице, а можете скачать хороший сборник задач и упражнений с решением типовых и усложненных задач (М. И. Лебедева, И. А. Анкудимова):
m = ItMw / Fz,
I-сила тока, t-длительность электролиза, M-молярная (атомная) масса металла, w - выход по току, F-постоянная Фарадея (96485 Кл/моль), z - число электронов, участвующих в реакции восстановлении металла.
Поскольку из условия задачи известно, что металл трехвалентный и он восстановился до свободного металла, z равно 3, и уравнение электролиза имеет вид:
2 MeF3 = 2Me + 3F2
Из закона Фарадея получим молярную массу металла:
M = zmF / Itw = 3mF / Itw =
= (3*2.145 г * 96485 Кл/моль) / (2 А * 50 мин * 60 с/мин * 0,85) =
= 121,74 (г * Кл / моль) / (А * с) =
= 121,74 (г * Кл/ моль) / (Кл) = 121,74 г/моль
(Пояснение! Множитель 60 с/мин появляется для перевода минут в секунды для получения результат в системе СИ. Кроме того, произведение Ампера и секунды равно Кулону: А*с=Кл. )
По таблице Менделеева наиболее близкая к этому значению молярная масса сурьмы (Sb, 121,75 г/моль). Хотя сурьма в пятой группе, она и пяти-, и трехвалентна. Значит, ответ не противоречит условию задачи. Электролизу подвергался фторид сурьмы:
2SbF3 = 2Sb + 3F2
Находим количество выделившейся сурьмы: n= m/M =
= 2.145 г / 121,75 г/моль = 0,01762 моль.
Согласно уравнению реакции, на 2 моль сурьмы выделяется 3 моль фтора. Тогда на 0,01762 моль сурьмы выделится х моль фтора.
Составляем пропорцию:
2 моль Sb 3 моль F2
0,01762 моль Sb х моль F2
x = 0.01762 * 3 / 2 = 0.02643 моль.
Один моль газа при нормальных условиях занимает 22,4 литра.
А 0,02643 моль газа при тех же условиях занимает y литров
Составляем пропорцию:
1 моль газа - -- - - - - - - - 22,4 литра
0,02643 моль газа - - - - - y литров
y = 0.02643 * 22.4 / 1 = 0.592 литра
ответ: сурьма (Sb), объем фтора - 0,592 л.