Экспериментальные и расчетные данные для процесса цинкования

 

№ опыта	Сила тока I, А	Время электролиза τ, с	Масса катода, г	Масса цинкового покрытия, г	Электрохимический эквивалент, г/Кл	П, %	Коэфф. выхода по току η, %
до опыта m нач	после опыта m кон	∆ m опыт	∆ m теор	k Э(опыт)	k Э(теор)

 

 

Обработка экспериментальных данных

Часть 1. Определение электрохимического эквивалента меди

 

1. Запишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде, а также суммарную реакцию.

2. Рассчитайте изменение массы катода в результате эксперимента по формуле

∆ m _эксп= m _кон – m _нач, г.

3. Вычислите опытную величину электрохимического эквивалента меди по уравнению

k _Э(опыт) = _, г/Кл.

4. Рассчитайте молярную массу эквивалента меди по формуле (1)

М _Э(Cu) = , г/моль.

5. Оцените теоретическую величину электрохимического эквивалента меди по уравнению (13)

k _Э(теор) = , г/Кл.

6. Вычислите относительную погрешность каждого опыта

П = , %

7. Расчетные данные занесите в табл. 2, заполните метрологическую карту средств измерения и сформулируйте выводы.

 

Часть 2. Газометрический метод определения выхода продуктов электролиза по току

 

1. Запишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде, а также суммарную реакцию.

2. Поскольку водород и кислород в эвдиометрах собирают над водным раствором, то по закону Дальтона измеренное при помощи барометра давление в лаборатории Р равно сумме давлений чистого водорода Р или кислорода Р и насыщенного водяного пара Р

, Па

, Па

Тогда расчет парциального давления водоро­да и кислорода следует вести по формулам

, Па

, Па

Значения при различных температурах приведены в приложении 3.

3. Определите объемы водорода и кислорода при н.у., используя выражение объединенного газового закона

V (Н₂) = , см³

V (О₂) = , см³

где Т ° – тем­пература при н.у., равная 273 К; Р° – парциальное давление при н.у., равное 101325 Па.; Т – температура в лаборатории, К.

4. Вычислите теоретические объёмы газов при н.у. по закону Фарадея [формула (12)]

V (Н₂) = , см³

V (О₂) = , см³

где - эквивалентный объем водорода при н.у., который равен 11200 см³/моль; - эквивалентный объем кислорода при н.у., который равен 5600 см³/моль.

5. Определите коэффициент выхода по току для водорода и кислорода по формуле (10)

% %

6. Расчетные данные внесити в таблицу 3, заполните метрологическую карту средств измерения и сформулируйте выводы.

 

Часть 3. Электрохимическое цинкование

 

1. Запишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде, а также суммарную реакцию.

2. Рассчитайте изменение массы катода в результате эксперимента по формуле

∆ m _эксп= m _кон – m _нач, г.

3. Вычислите опытную величину электрохимического эквивалента цинка по уравнению

k _Э(опыт) = _, г/Кл.

4. Рассчитайте молярную массу эквивалента цинка по формуле (1)

М _Э(Zn) = , г/моль.

5. Оцените теоретическую величину электрохимического эквивалента цинка по уравнению (13)

k _Э(теор) = , г/Кл.

6. Вычислите относительную погрешность каждого опыта

П = , %

7. Вычислите теоретическую массу цинкового покрытия по формуле (11)

∆ m _теор , г.

8. Коэффициент выхода по току для обоих опытов рассчитайте по уравнению (10)

.

9. Расчетные данные внести в табл. 4, заполните метрологическую карту средств измерения и сформулируйте выводы.

 

Контрольные задания

Вариант 1

 

1. Какую массу алюминия можно получить при электролизе расплава Al₂O₃, если в течении 1ч пропускать ток силой 20000 А при выходе по току 85%?

2. Составьте схему электролиза водного раствора сульфата кадмия на угольных электродах при рН=2 и концентрации соли 0,01 моль/л.

 

Вариант 2

 

1. Сколько времени следует пропускать ток силой 5А через раствор NaCl для получения 20 г NaOH? Напишите уравнение реакций.

2. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора K₂SO₄.

 

Вариант 3

 

1. Никелевые электроды погружены в 1М раствор NiSO₄. В результате электролиза через 1 ч масса одного из электролизов уменьшилась на 1,00 г. Чему равна сила тока? Напишите уравнение реакций.

2. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора NaNO₃.

 

Вариант 4

 

1. Составьте схему электролиза водного раствора бромида железа (III) на угольных электродах, если рН=5, а концентрация соли равна 0,001 моль/дм³.

2. При электролизе растворов CuCl₂ на аноде выделилось 500 мл газа (н.у.). Определите массу меди выделившейся на катоде.

 

Вариант 5

 

1. Составьте схему электролиза 0,01 моль/ дм³ раствора сульфата германия (II) на угольных электродах при рН=2.

2. При электролизе водного раствора SnCl₂ на аноде выделилось 4,4 дм³ хлора (н.у.). Вычислите массу выделившегося на катоде олова.

 

Вариант 6

 

1. Составьте схему электролиза водного раствора гидроксида цинка на угольных электродах при рН=9 и с (Zn²⁺)=0,001моль/ дм³.

2. Вычислите объем кислорода (н.у.), который выделится при пропускании тока силой 6А в течении 30 мин через водный раствор КОН.

 

Вариант 7

 

1. Составьте схему электролиза водного раствора иодида кобальта (II) на графитовых электродах при рН=8 и концентрации ионов кобальта 0,003 моль/ дм³.

2. При прохождении через раствор соли трехвалентного металла тока силой 1,5А в течении 30 мин на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислите атомную массу металла.

Вариант 8

 

1. Составьте схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если: а) анод цинковый; б) анод угольный.

2. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2 А в течении 4 ч. Сколько граммов серебра выделилось на катоде?

Вариант 9

 

1. Опишите, процессы протекающие на катоде и аноде при электролизе водного раствора сульфата никеля с концентрацией ионов никеля 0,1моль/ дм³ при рН=4 на графитовых электродах.

2. Сколько электричества надо пропустить через раствор, чтобы получить 1 кг гидроксида натрия при электролизе хлорида калия? Выход по току 90 %.

 

Вариант 10

 

1. При электролизе раствора нитрата серебра в течение 50 мин при силе тока 3А на катоде выделилось 9,6 г серебра. Определите выход серебра в процентах от теоретического.

2. Составьте схемы электролиза и напишите уравнения электродных процессов протекающих при электролизе расплава и раствора ВaCl₂

 

Вариант 11

 

1. В течении какого времени следует пропускать ток силой 5 А через 1 дм³ раствора NaCl, чтобы получить 20 г щелочи. Напишите уравнения реакций.

2. Составьте схему электролиза водного раствора сульфата железа (II) на графитовых электродах при рН=5 и концентрации ионов железа 0,02 моль/ дм³.

 

Вариант 12