Obliczenia w Chemii technicznej nieorganicznej

Lista 6

Wiadomości teoretyczne:

Ogniwa galwaniczne, potencjał elektrody, siła elektromotoryczna ogniwa, prawa Faraday’a.

Zadania

1. Obliczyć dla temperatury 25oC potencjał elektrody kadmowej w 1·10-4 molowym roztworze wodnym siarczanu kadmu (II) wiedząc, że potencjał normalny elektrody kadmowej wynosi -0,402 V.

(-0,520 V)

2. Obliczyć potencjał elektrody srebrnej w 5·10-6 molowym roztworze siarczanu srebra (I) i elektrody cynkowej w 1·10-2 molowym roztworze siarczanu cynku (II) w temperaturze 18oC. Obliczyć również siłę elektromotoryczną ogniwa zbudowanego z tych elektrod w temperaturze 18oC wiedząc, że potencjał normalny elektrody srebrnej wynosi 0,799 V, a potencjał normalny elektrody cynkowej jest równy – 0,763 V.

(0,510 V; -0,821 V; 1,331 V)

3. Do roztworu azotanu srebra (I) zanurzono płytkę niklową o masie 200 g. Gdy po pewnym czasie pokryła się ona srebrem, wyjęto ją z roztworu, wymyto, wysuszono i zważono. Okazało się, że jej masa jest równa 207,279 g. Ile gramów srebra wydzieliło się na płytce niklowej?

(10 g)

4. Obliczyć dla temperatury 25oC potencjał redoksy elektronowej platynowej zanurzonej do roztworów o pH=6 i pH=2, zawierających aniony chloranowe (ClO -

3 ) i chlorkowe

(Cl-) o stężeniach równych odpowiednio 1·10-2 i 1·10-6 mol/dm3 wiedząc, że reakcja elektrodowa przebiega według równania Cl- + 3H

-

2O = ClO3 + 6H+ + 6e-, a w

temperaturze 25oC normalny potencjał redoksy elektrody wynosi 1,45 V.

(1,135 V; (1,371 V)

5. Siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego z elektrody miedzianej zanurzonej w roztworze siarczanu miedzi (II) i elektrody kalomelowej z 1 n roztworem chlorku potasowego wynosi w temperaturze 25oC zero. Obliczyć stężenie kationów miedziowych w roztworze.

(7,77·10-3 mol/dm3)

6. Obliczyć równoważnik elektrochemiczny żelaza w procesie redukcji kationów: a) Fe2+, b) Fe3+.

(2,8941·10-4 g/C; 1,9294·10-4 g/C)

7. Jak długo należy przepuszczać prąd elektryczny o natężeniu 0,2 A przez roztwór azotanu srebra (I), aby z objętości 100 cm3 0,1 – molowego roztworu wydzielić całkowicie srebro? Ile wynosi równoważnik elektrochemiczny srebra?

(1 h 20 min 24 s; 1,118·10-3 g/A·s)

8. Ile wynosi gramorównoważnik złota, jeśli podczas przepuszczania prądu elektrycznego o natężeniu 0,5 A przez roztwór soli złota w ciągu 15 minut wydzieliło się 0,3060 g złota. Jakie kationy złota znajdowały się w roztworze?

(65,62 g; Au2+)

9. O jakim natężeniu prąd należy przepuszczać przez roztwór wodny NaOH w ciągu 39

min i 37 s, aby otrzymać 300 cm3 tlenu w temperaturze 20oC i pod ciśnieniem 105 Pa.

(2 A)

10. Trzy elektrolizery połączone szeregowo zawierają kolejno roztwory wodne HgCl2, SnCl2 i CoCl2. Po przerwaniu elektrolizy w pierwszym z tych elektrolizerów masa wydzielonej rtęci wynosiła 100 kg. Obliczyć masę wydzielonych metali w każdym z dwóch pozostałych elektrolizerów.

(59,19 kg; 29,39 kg)

11. W procesie elektrolizy chlorku miedzi w ciągu 1 h wydzieliło się 0,5 g miedzi. Pole każdej elektrody jest równe 75 cm2. Znaleźć gęstość prądu.

(56 A/m2)

12. Dwie wanny elektrolityczne z roztworami AgNO3 i CuSO4 są połączone szeregowo.

Ile miedzi wydzieli się w tym czasie, w ciągu którego wydziela się 180 g srebra?

(53 g)

13. Jak długo należy przepuszczać prąd o natężeniu 4 A przez roztwór NiSO4, ażeby otrzymać pokryć przedmiot o powierzchni 400 cm2 warstewka niklu o grubości 2·10-3 mm? Gęstość niklu wynosi 8,9 g/cm3.

(9 min 45s )

14. Jak długo należy przepuszczać prąd elektryczny o natężeniu 0,5 A przez roztwór octanu ołowiu (II), aby z objętości 50 cm3 0,2 – molowego roztworu wydzielić całkowicie ołów? Ile wynosi równoważnik elektrochemiczny ołowiu?

(6 min 27 s; 1,0736 mg/C)

15. W procesie otrzymywania aluminium z roztworu Al2O3 metodą elektrolityczną w roztopionym kriolicie przepływał prąd o natężeniu 2·10-4 A przy napięciu na elektrodach równym 5 V. 1) Znaleźć czas, w ciągu którego wydzieliło się 103 kg aluminium. 2) Ile energii elektrycznej zostanie przy tym zużyte?

(15 h 20 min 58 s; 15,35·105 Wh)

16. Ile energii elektrycznej należy zużyć, aby w procesie elektrolizy roztworu AgNO3

wydzieliło się 500 mg srebra? Napięcie na elektrodach jest równe 4 V. (1789 J) Opracowała:

dr Magdalena Klakočar-Ciepacz