В.А.ДЕМИДОВ.Решение химических задач на закон Фарадея в курсе средней школы(часть 2.окончание)

В.А.ДЕМИДОВ,
учитель химии
Синегорской средней школы
(с. Синегорье, Нагорский р-н, Кировская обл.)


Решение химических задач
на закон Фарадея в курсе
средней школы
Авторская разработка

ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ

1.

Дано:

Ni(NO₃)₂ (р-р),
t = 1 ч,
I = 20 А.

Найти:

m(Ni).

Решение

Электролиз раствора нитрата никеля можно представить следующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В процессе электролиза катион никеля принимает два электрона, превращаясь в атом. По закону Фарадея

m = M•I•t/(z•F)

находим:

m(Ni) = 59•20•3600/(2•96 485) = 22 г.

Ответ. m(Ni) = 22 г.

2.

Дано:

AgNO₃ (р-р),
t = 10 ч,
m(Ag) = 0,005 кг.

Найти: I.

Решение

Электролиз раствора нитрата серебра можно представить следующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В процессе электролиза катион cеребра принимает один электрон, превращаясь в атом.

Согласно закону Фарадея имеем:

I = m•z•F/(M•t),

I = 5•1•96 485/(108•36 000) = 0,12 А.

Ответ. I = 0,12 А.

3. Ответ. m(Cu) = 119,4 г.

4. Ответ. t = 86,6 c = 1,4 мин.

5. Ответ. m(Fe) = 278,6 г.

6. Ответ. I = 11,17 A.

7.

Дано:

FeCl₂ (расплав),
m(Fe) = 20 г,
I = 30 А.

Найти: t.

Решение

Электролиз расплава хлорида железа(II) можно представить следующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В процессе электролиза катион железа принимает два электрона, превращаясь в атом. Тогда согласно закону Фарадея

t = m•z•F/(M•I)

находим:

t = 20•2•96 485/(56•30) = 2297 c = 0,64 ч.

Ответ. t = 2297 c = 0,64 ч.

8. Ответ. I = 88,9 A.

9. Ответ. I = 77,68 A.

10.

Дано:

KCl (расплав),
t = 2 ч,
I = 5 А,
m(H₂O) = 2000 г.

Найти: [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение](KOH).

Решение

Электролиз расплава хлорида калия можно представить следующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В процессе электролиза катион калия принимает один электрона, превращаясь в атом. Тогда масса калия по закону Фарадея равна:

m = M•I•t/(z•F),

m(K) = 39•5•7200/(1•96 485) = 14,55 г.

Взаимодействие калия с водой можно выразить следующим уравнением реакции:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

х = 14,55•112/78 = 20,89 г,

y = 14,55•2/78 = 0,37 г.

Найдем массу раствора щелочи:

m(КОН) = 2000 + 14,55 – 0,37 = 2014,18 г,

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение](КОН) = 20,89•100/2014,18 = 1,04%.

Ответ.[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение] (KOH) = 1,04%.

11.

Дано:

Fe₂(SO₄)₃ (р-р),
t = 0,5 ч,
I = 10 А,
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение](HCl) = 30%.

Найти:

m(30%-го р-ра HCl).

Решение

Электролиз раствора сульфата железа(III) можно представить cледующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В процессе электролиза катион железа принимает три электрона, превращаясь в атом. По закону Фарадея

m = M•I•t/(z•F),

m(Fe) = 56•10•1800/(3•96 485) = 3,48 г.

Найдем массу соляной кислоты (в пересчете на безводную), необходимую для полного взаимодействия с найденной массой железа:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

х = 73•3,48/56 = 4,5 г.

Найдем массу 30%-го раствора соляной кислоты:

m(30%-го р-ра HCl) = 4,5•100/30 = 15 г.

Ответ. m(30%-го р-ра HCl) = 15 г.

12.

Дано:

AlCl3 (расплав),
t = 245 мин,
Fe2O3,
I = 15 A.

Найти: m(Fe).

Решение

Электролиз расплава хлорида алюминия можно представить следующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В процессе электролиза катион алюминия принимает три электрона, превращаясь в атом. По закону Фарадея

m = М•I•t/(z•F),

m(Al) = 27•15•14 700/(3•96 485) = 20,57 г.

Найдем массу железа, которую можно получить из оксида железа(III) алюминотермическим методом, имея 20,57 г алюминия:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

х = 20,57•112/54 = 42,66 г.

Ответ. m(Fe) = 42,66 г.

13.

Дано:

Al2(SO4)3 (р-р),
t = 300 мин,
I = 25 А,
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение](КОН) = 12%,
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение](р-ра KOH) = 1,111 г/мл.
_________________________
Найти: V(12%-го р-ра KOH).

Решение

Электролиз раствора сульфата алюминия можно представить cледующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

В процессе электролиза катион алюминия принимает три электрона, превращаясь в атом. По закону Фарадея

m = M•I•t/(z•F)

находим:

m(Al) = 27•25•18 000/(3•96 485) = 42 г.

Найдем массу гидроксида калия (в пересчете на безводное вещество), необходимую для полного взаимодействия с алюминием массой 42 г:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Найдем массу раствора KOH 12%-й концентрации:

m(12%-го р-ра КОН) = 87,11•100/12 = 725,9 г.

Найдем объем раствора щелочи:

V(12%-го р-ра KOH) = m/ = 725,9/1,111 = 653,4 мл.

Ответ. V(12%-го р-ра KOH) = 653,4 мл.

14. Ответ. V(20%-го р-ра H₂SO₄) = 735,7 мл.

15.

Дано:

Cr₂(SO₄)₃ (р-р),
t = 100 мин,
I = 75 А,
HNO3 (конц.)

Найти: V(NO₂).

Решение

Электролиз раствора сульфата хрома(III) можно представить cледующей схемой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

процессе электролиза катион хрома принимает три электрона, превращаясь в атом. По закону Фарадея масса хрома равна:

m = M•I•t/(z•F),

m(Cr) = 52•75•6000/(3•96 485) = 80,84 г.

Найдем объем оксида азота(IV), который выделится при взаимодействии при нагревании данной массы хрома с концентрированной азотной кислотой:

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

х = 80,84•67,2/52 = 104,47 л.

Ответ. V(NO₂) = 104,47 л.