Электролиз КF+Х

[Zhe]

Во время электролиза 6,8г водного раствора KF (5%) и бинарного соединения Х (5%), в течение 40 минут и силе тока 1А, на катоде выделился бесцветный газ Y (без запаха) при температуре 25⁰С и давлении 101,3 кПа. На аноде выделяется газ Z (без запаха) при аналогичных условиях (выход по току считать 100%). После электролиза массовая доля KF составила 5,23%.

 

Определите вещества X,Y,Z если после электролиза вещества Х в системе не было, а рН раствора = 7.

Определить объемы газов на катоде и аноде.

 

Начинаю с того, что если массовая доля фторида увеличивается, значит электролизу подвергается некоторое количество воды:

m(KF)=6,8*0,05=0,34г.  m(раствора после э.) = 0,34/0,0523= 6,5г.  

m(H2O) = 6,8-6,5 = 0,3г = 0,0167 моль.

 

2H2O = 2H2 + O2    (значит водорода 0,0167 моль на катоде, кислорода 0,0083 моль на аноде).

 

Если вещества Х нет после электролиза в системе, а распадается оно с выделением газа (газов), делаю предположение, что это H2O2.

 

2Н2О2 = 2Н2О + О2.

 

Но при расчете молярной массы эквивалента по закону Фарадея, 17 г/моль не получается.

 

Где ошибка?

 

Заранее спасибо.

Изменено 7 Июня, 2015 в 11:52 пользователем Zhe

[Corn]

Задача об электролизе. После электролиза вещества Х в системе нет. Значит, с ним что-то случилось именно в процессе электролиза.

Если вещество, по Вашему предположению, будет распадаться само по себе, без тока, то нельзя его экв. массу считать через закон Фарадея.

 

Изначально Х было, так же как и KF, 0,34 г (5%-ный раствор).
После электролиза изменение массы составило 0,3 г, но Х в системе нет. Это как-то странно, ибо куда-то должны были деться еще 0,04 г его.
Ладно, пробуем игнорировать это. Можно, действительно, найти эквивалентную массу Х и попытаться потом подобрать что-нибудь:

М_Хэкв = 0,3*96500 / (1*40*60) = 12,06 (г/моль-экв)

Вещество Х должно электролизоваться без остатка: если в его составе есть катион или анион, разряжающийся после воды, то на одном электроде будет разлагаться вода, и кислотность среды изменится. А по условиям, рН после электролиза 7. Таким образом, металлы в состав Х, вероятно, не входят, ибо они не улетят - а на обоих электродах выделяются газы. Более того, вещество Х бинарное, А_nB_m, и оно не должно реагировать с водой (чтобы существовал его раствор), что оставляет еще меньше вариантов.

Однако, из этих немногочисленных вариантов я на текущий момент так ничего и не выбрал. Пробовал примерять гидразин, азид аммония, азидоводород - вроде не подходит ничего, ну и эти 0,04 г смущают.

 

Интересная задачка (откуда она - с олимпиады какой-то?), но, сдаётся мне, что-то не так с условиями. Проверьте: точно ли Вы их нам написали?

Изменено 8 Июня, 2015 в 08:47 пользователем Corn

[mypucm]

Да, задачка тянет на олимпиадную. Она с подвохом: Вещество Х может ухитриться восстановиться и окислиться на электроде без запаха, но так, чтобы реакция прошла. Сульфит натрия, к примеру. Да, знаю: рН возрастет. Тогда - бинарное соединение: раствор сернистого газа. Все сойдется.

[Zhe]

Это задачка с всеукраинской олимпиады, 9 класс. 

Нашел буклет по олимпиаде, и таки да, вещество - пероксид водорода!

 

Вот скопированное условие: Під час електролізу 6,8 г водного розчину, що містить по 5 % KF та 5 % деякої бінарної неорганічної речовини Х, протягом 40 хв. при постійному струмі 1 А на катоді виділився безбарвний газ Y (не має запаху) при температурі 25ºС та тиску 101,3 кПа, а на аноді – газ Z (не має запаху) за аналогічних умов (виходи на електродах вважати за 100 %). Масова частка KF в розчині після проведення електролізу складала 5,23 %. 

 

Тут еще краткие пояснения дают:

 

2.1 Встановіть Х, Y та Z, якщо відомо, що після завершення електролізу речовини Х у системі не було, а рН отриманої рідини дорівнював 7.

 

Тож, Х – Н2О2, Y – водень, Z – кисень.

 

2.2 Запишіть рівняння реакцій, що відбуваються на електродах.

Доки в системі є пероксид: H2O2 – 2e– = 2H+ + O2 (анод), H2O2 + 2H+ + 2e– = H2О(катод),

 

Після розкладу пероксиду: 2H2O – 4e– = 4H+ + O2 (анод), 2H+ + 2e– = H2 (катод).

 

 

2.3 Розрахуйте об’єми газів, що виділилися на електродах.

 

V(H2) = 59,6 мл; V(О2) = 152,0 мл.

 

2.4 Яку роль відіграє фторид калію?

 

Фторид калію – фоновий електроліт.

Изменено 8 Июня, 2015 в 11:52 пользователем Zhe

[mypucm]

Могу сказать, что кроме перекиси водорода под условия задачи может попасть упомянутый диоксид серы, а также некоторые другие оксиды, вроде N₂O₃. Конечно, если я вдруг косо не воспринял условие.

[Zhe]

Но ведь N₂O₃ ,будет реагировать с водой да и SO₂.

[mypucm]

Там нет условия, что Х не реагирует с водой. Главное, чтобы после электролиза его не осталось, и рН был бы 7.

[M_GM]

Там нет условия, что Х не реагирует с водой. Главное, чтобы после электролиза его не осталось, и рН был бы 7.

 

Сернистый газ(сернистая кислота) при электролизе окислится до серной, и как это будет отвечать рН=7?

[mypucm]

На катоде восстановится эквивалентное количество ионов водорода. 

[M_GM]

На катоде восстановится эквивалентное количество ионов водорода. 

Куда сульфат-ион денется? Какие катионы компенсируют его заряд?

 

Процесс на аноде можно представить так: 

SO₃^2- + H₂O -2e = SO₄^2- + 2H⁺,

т.е. сколько ионов водорода восстановится на катоде, столько образуется новых на аноде.

Изменено 8 Июня, 2015 в 21:19 пользователем M_GM