Проверьте пожалуйста решение задачи на электролиз

[Anna1987]

№355 Электролиз водного раствора вещества Х проводили с угольными электродами при силе тока I в течении времени t. Составьте уравнение анодного и катодного процессов. Вычислите массы веществ, выделившихся на катоде и аноде. Определите объем выделившихся газообразных веществ (н.у.)

Х=KI , I=10.0A , t=50минут

Электролиз йодида калия протекает по следующей схеме:

2KJ = 2K⁺ + 2J^- (ионы йодида калия)

2H₂O = 2H⁺ + 2OH^- (ионы воды)

На аноде:

2J^- -2e = J₂ ⁰ (выделяется свободный йод)

f экв J₂ = 1/ 2

На катоде:

2H⁺ +2e = H₂⁰ (выделяется водород и накапливаются ионы OH^-)

f экв Н₂ = 1/ 2

 

m = Mэкв · I · t/ F

F= 26.8 А · ч/моль

t= 50мин=0,833ч

Mэкв(H₂)=М(H₂) · f экв (Н₂)= 2 · 1/ 2 = 1

Mэкв(J₂) =М(J₂) · f экв (J₂)= 253.8 · 1/ 2 = 127

 

m(H₂)=1·10·0.833/26.8=0.311г

m(J₂)=127·10·0.833/26.8=39.47г

V = m · Vm/M

Vm=22.4

V(H₂)=0.311·22.4/2=3.5л

V(J₂)=39.47·22.4/253.8=3.5л

V(H₂)=V(J₂)

[Леша гальваник]

Вроде так, только йод при н.у. все же скорее твердый, чем газообразный.

[M_GM]

На катоде:

2H⁺ +2e = H₂⁰ (выделяется водород и накапливаются ионы OH^-)

f экв Н₂ = 1/ 2

 

V(J₂)=39.47·22.4/253.8=3.5л

1.Я бы реакцию на катоде записывал как восстановление воды: 2H2O + 2e = H2 + 2OН^- Но если вас так учили...

2. Йод при обычных условиях - твердое вещество и его объем расчитывать не нужно.

Изменено 27 Мая, 2012 в 09:20 пользователем M_GM

[Леша гальваник]

M_GM , скажите, пожалуйста, я уже пару раз этот вопрос вскользь задавал (стыдно признаться - пробелы в знаниях есть) - вода на катоде восстанавливается вот так в один ход? Что ее к катоду тянет? Или все же, сначала восстанавливается протон (точнее гидроксоний Н₃О⁺), а частицы ОН- появляются из-за смещения вправо равновесия реакции (протон/гидроксоний убрали) Н₂О = Н⁺ + ОН^-?

[M_GM]

M_GM , скажите, пожалуйста, я уже пару раз этот вопрос вскользь задавал (стыдно признаться - пробелы в знаниях есть) - вода на катоде восстанавливается вот так в один ход? Что ее к катоду тянет? Или все же, сначала восстанавливается протон (точнее гидроксоний Н₃О⁺), а частицы ОН- появляются из-за смещения вправо равновесия реакции (протон/гидроксоний убрали) Н₂О = Н⁺ + ОН^-?

Воду к катоду и тянуть не надо, она и так его окружает, соответственно его электрическому заряду ориентируется. И, думаю, вблизи его поверхности недиссоциированных молекул воды существенно больше, чем ионов гидроксония, даже с учетом гидролиза (все таки концентрация ее порядка 55 моль/л). Далее, думаю, электрическое поле катода дополнительно поляризует связь H-O и по сути "вырывает" протон из молекулы, одновременно восстанавливая его.

Далее атомы водорода объединяются в молекулы и т.п.

Это мои представления. За механизмами реакций, протекающих при электролизе - это к узким специалистам.

Разумеется одномоментно такая реакция не идет. Но ведь и реакция водорода с кислородом идет совсем не так одномоментно, как мы пишем в уравнении реакции, не задумываясь над механизмом.

 

Да и по правилам записи ионных уравнений не хочется мне воду писать в виде отдельных ионов.

[Леша гальваник]

Ну а почему тогда не так: H₃O⁺ + 2e = H₂ + OH^-? Как-то трудно представить ионы гидроксония, налипшие на катод и флегматично наблюдающие, как молекулы воды парами проносятся через ДВС, ударяются об электроны и счастливая водородная пара с гиканьем уносится в атмосферу, а те кто не успел отправляются парами с кислородом в засаду...

[qerik]

А если среда сильно щелочная (к примеру, 10 моль/л KOH), то откуда бы там ионам гидроксония взяться? Но все равно водород выделяется, причем весьма активно.

[Леша гальваник]

Согласен. Подумаю - вопрос вобщем-то не принципиальный, но для тренировки мозгов интерестный.

[M_GM]

Ну а почему тогда не так: H₃O⁺ + 2e = H₂ + OH^-? Как-то трудно представить ионы гидроксония, налипшие на катод и флегматично наблюдающие, как молекулы воды парами проносятся через ДВС, ударяются об электроны и счастливая водородная пара с гиканьем уносится в атмосферу, а те кто не успел отправляются парами с кислородом в засаду...

Разумеется, если катоду попадется под руку ион гидроксония (кстати в своей толстой гидратной шубе), он и с ним расправится. Но концентрация ионов гидроксония 10^-7 моль/л, а молекул воды 55 моль/л. Грубо говоря в 100 000000 раз больше. Так что и этот процесс идет, но его роль, на мой взгляд, ничтожно мала.

[Леша гальваник]

Спасибо Ну и с праздником!