Задача 269

Электролиз раствора CuSO₄ проводили с медным анодом в течение 4 ч при силе тока 50 А. При этом выделилось 224 г меди. Вычислите выход по току (от­ношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Составьте элек­тронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и уголь­ного анода.

Решение

Сначала рассчитываем количество электричества, которое прошло через электролизер:

Q = I t

где I – сила тока, А

t – время, с.

Q = 4 ∙ 3600 с ∙ 50 А = 720 000 Кл

Масса металла, которая выделяется на электроде:

 

где М – молярная масса,

Q – количество электричества, Кл

Z – химический эквивалент (для меди Z = 2)

– число Фарадея

Производим расчет:

 

выход по току

 

Составим электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае угольного анода.

CuSO₄ = Cu²⁺ + SO₄^2–

катод: 2Cu²⁺ +4e → 2Cu⁰

анод: 2H₂O – 4e→ O₂↑ + 4H⁺

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu0 + O₂↑ + 2H₂SO4

 

Составим электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного анода.

CuSO₄ = Cu²⁺ + SO₄^2–

катод: Cu²⁺ + 2e = Cu⁰

анод: Cu⁰ – 2e = Cu²⁺

CuSO₄ = Cu²⁺ + SO₄^2–

H₂O = H⁺ + OH^–

Ответ: 94,48 % .