Раствор электролита подвергается электролизу при силе тока 1А в течение 0,5 часа.
Записать уравнения электродных процессов и уравнения электролиза раствора.
Определить массу и обьем газа, выделившегося на катоде.
Электролит - Nal
I = 1A
t = 0,5 ч = 30 мин = 1800 с
Соль NaI образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой HI. В водном растворе йодид натрия подвергнется гидролизу.
NaI + H2O = NaOH + HI
I(-) + НОН = OH(-) + HI (рН > 7 – щелочная среда)
Поскольку соль NaI образована сильным основанием NaOH и слабой кислотой HI, а материал электродов не оговорен, то будем считать, что имеем электролиз с инертными электродами в щелочной среде.
Анодный процесс.
При электролизе растворов, содержащих в своем составе анион I(−), на аноде будет протекать окисление анионов I(−)
Анод (+) 2I(−) – 2е = I2↓
Катодный процесс.
Натрий в электрохимическом ряду напряжений находится до алюминия, следовательно, на катоде будет протекать электрохимическое восстановление воды (поскольку электролиз протекает в щелочной среде) .
Катод (–) 2Н2О + 2е = Н2↑ + 2ОН (-) (pH > 7)
При электролизе раствора йодида натрия на аноде будет осаждаться свободный йод, а на катоде будет протекать процесс восстановления воды с выделением водорода.
Процессы окисления – восстановления, протекающие при электролизе йодида натрия NaI.
2I(−) – 2е = I2↓| 1 - окисление
2Н2О + 2е = Н2↑ + 2ОН (-) | 1 – восстановление
Суммарное уравнение электролиза раствора йодида натрия.
2KI + 2H2O = 2KOH + I2↓ + Н2↑
Итак, при электролизе йодида натрия NaI у катода образуется KOH и выделяется водород, а на аноде осаждается йод I2.
Электрохимический эквивалент водорода, выделившегося на катоде.
k(Н2) = M(Н2)/(z(Н2)*F) = 2/(2* 96500) = 1,04*10^(-5) г/Кл
F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея
M(Н2) = 2 г/моль – молярная масса водорода
z(Н2) = 2 – число принятых ионами Н (+) электронов при восстановлении до молекулярного водорода Н2.
2Н (+) + 2e = Н2
По первому закону Фарадея масса выделившегося на катоде водорода
m(Н2) = q*k(Н2) = I*t*k(Н2) = 1,0*1800*1,04*10^(-5) = 0,01872 г
Количество вещества выделившегося на катоде водорода
n(H2) = m(H2)/M(H2) = 0,01872/2 = 0,00936 моль
Объем выделившегося на втором катоде водорода
V(H2) = n(H2)*Vm = 0,00936*22,4 = 0,209664 л
Vm = 22,4 л/моль – молярный объем (1 моль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л)
⇢