83886 s 93

93

Podczas elektrolizy 3% roztworu wodnego NaCl zachodzą następujące reakcje na elektrodach grafitowych:

katoda    anoda

2H₂0 + 2e"-»H₂ + 20H"    2 CI' Cl₂ + 2 e"

Z zapisu równania reakcji katodowej widzimy, że aby otrzymać 1 mol jonów OH”, potrzebny jest jeden mol elektronów, a zatem ładunek 1F. Jeden mol gazowego wodoru wymaga zużycia ładunku niesionego przez 2 mole elektronów, czyli 2F (2 • 96,50 kC). Z równania reakcji anodowej widzimy, że dla otrzymania jednego mola gazowego chloru potrzebny jest ładunek niesiony przez 2 mole elektronów, czyli 2F (2 ■ 96,50 kC).

(W roztworach o niższym stężeniu możliwe jest utlenienie wody: 2 H-fi -> Ojf + 4 e + 4 H*.

W naszym przypadku tej reakcji nie będziemy brać pod uwagę, ze względu na wystarczająco wysokie stężenie jonów Cr).

Założyliśmy, że elektrolizę prowadzono przez 20 min., a do zobojętnienia katolitu (roztworu przy katodzie) zużyto 10 cm³ 0,01 M HC1.

W 10 cm³ 0,01 M HC1 znajduje się 1-10"⁴ mola H₃0⁺, czyli w przestrzeni katodowej znajdowało się 0,1 milimola OH".

Wiadomo, że 96500 C odpowiada ładunkowi 6 • 10²³ e. Taki ładunek wydzieli 1 mol jonów OH" oraz 0,5 mola (czyli 11,2 dm³ ) wodoru gazowego H₂ w warunkach normalnych. Ponieważ w wyniku elektrolizy otrzymano 0,1 mM (milimol) jonów OH", to: ładunek elektryczny wynosi - 9,65 C, ilość elektronów jest równa - 6 • 10¹⁹, objętość wodoru wynosi - 1,12 cm³.

Średnie natężenie prądu:

Ćwiczenie 11.2. Określenie wydajności prądowej procesu elektrodowego

W trakcie elektrolizy bardzo często na elektrodzie oprócz pożądanej reakcji biegną też procesy uboczne, co prowadzi do zmniejszenia wartości użytecznej prądu. Charakteryzuje to tzw. wydajność prądowa (Wj):

_w.=me*.=_x. i oo%

mF

gdzie: n^, - masa substancji wydzielonej w wyniku przepływu określonej ilości ładunku (Q =

nip - masa substancji, która powinna wydzielić się w tych samych warunkach zgodnie z prawem Faradaya.

Wykonanie ćwiczenia.

Wariant a) W zlewce umieścić zważone na wadze analitycznej dwie elektrody miedziane oraz wlać roztwór o składzie: 50 g • dm"³ stężonego H₂S0₄, 125 g ■ dm"³ CuS0₄ ■ 5H₂0, 50 cm³ • dm"³ C₂HjOH. Połączyć ze źródłem prądu stałego (p. rys. 11.1) i przepuszczać prąd o natężeniu kilku mA przez pewien czas (podany przez prowadzącego). Następnie wyjąć elektrodę, przepłukać H₂0 destylowaną i C₂H₅OH, wysuszyć i zważyć. Obliczyć W, (Cu). Wariant b) Określenie wydajności prądowej cynku.

Zważyć na wadze analitycznej dwie elektrody cynkowe, umieścić je w zlewce i zalać roztworem zawierającym: 145 gdm"³ ZnS0₄ i 100 gdm"³ H₂S0₄. Wykonać ćwiczenie, jak