5/о-1 (2.2.2008)
До 10,0 см 3 порції розчину мурашиної кислоти додавали 20 см 3 20% сірчаної кислоти і 2 г KBr. Мурашина кислота розкладається з елементарним бромом, який готують електролізом розчину. Щоб розкласти загальну кількість мурашиної кислоти, ми повинні електролізувати при струмі 3,00 протягом 83,7 секунд.
а) Напишіть рівняння процесів, що відбуваються!
б) Який рН вихідного розчину мурашиної кислоти (перед додаванням сірчаної кислоти)?
Ks [HCOOH] = 1,78 · 10 -4 моль/дм 3; F = 96500 С/моль
5/о-2 (2.2.2008)
Дуже поширене використання нікелю як захисного або декоративного покриття на самих різних предметах. Найпростіший спосіб нанесення шару нікелю - це з'єднання металу, який повинен бути покритий як катода, в електролізері, і електроліт є водним розчином солі нікелю. Ця операція - гальванічне покриття.
Однак існує також безкоштовна версія осадження шару нікелю, яка, хоч і дорожча, ніж звичайна гальванічна обробка, є конкурентоспроможною в тому, що предмет з дрібними деталями повинен бути покритий, і є важливим для певних матеріалів (наприклад, пластмас).
Суть процесу полягає в тому, щоб занурити об’єкт, який потрібно покрити, у водний розчин NiCl2 або NiSO4, а потім додати сильний відновник. Іони нікелю відновлюються до елементарного нікелю, який при точному виборі умов осідає їх рівномірним шаром на поверхні предмета. Найкращим доведеним відновником є гіпофосфіт натрію (NaH2PO2), сіль одновалентної кислоти, яка називається гіпофосфорна кислота.
Гіпофосфатування кисле або у нейтральному середовищі згідно з наступним рівнянням реакції, яке слід заповнити:
H2PO 2– + H2O → HPO3 2– + H3O + + e–
а) Накресліть структурну формулу молекули гіпофосфорної кислоти!
б) Чому це не застосовується для оцинковки поверхні пластмас нікелем?
в) Напишіть рівняння реакції під час безелектричного поділу нікелю!
Об'єкт загальною площею поверхні 240 см 2 повинен бути позбавлений нікелю товщиною 30 мкм (1 мкм = 10-6 м).
г) Розрахувати теоретичну вартість згаданого осадження шару нікелю для електролізу та у випадку безсилого методу! Електроліз проводять при 3,0 В.
1 кг NiSO4 · 7 H2O ціна 23400 HUF
Ціна 1 кг NaH2PO2 · H2O становить 16000 HUF
Ціна 1 кВт-год електроенергії становить 38 форинтів
і W = U · I · t
5/о-3 (26.02.2011)
Окислити первинні спирти непросто, утворюючи лише відповідний альдегід. Одним з підходящих методів є електроліз у неводному середовищі.
Для проведення окислення в електролізер 100 см 3 (клітина I) завантажують 80 см 3 суміші метанолу та оцтової кислоти 9: 1, зважуючи 2,44 г (4-метилфеніл) метанолу та 0,44 г NaBF4. et (ця нереактивна сіль не бере участі в електродних реакціях). Ще в 100 см 3 клітину (клітина II) завантажували 80,0 см 3 водного розчину KI 1,00 моль/дм 3. Дві комірки з'єднані послідовно і через них проходить струм. В кінці електролізу II. З розчину в клітині беруть 5,00 см 3, а осад йоду титрують 0,300 моль/дм 3 розчином тіосульфату натрію: втрата становить 11,2 см 3. (Зміна об’єму розчину під час електролізу незначна.)
а) Запишіть додаток II. рівняння електродних процесів, що відбуваються в комірці!
б) Напишіть рівняння титрування!
в) Скільки заряду пройшло через комірки, якщо ІІ. в клітині 100% пропущеного заряду було присвячено окисленню йодиду?
У клітині I утворився пара-метилбензальдегід. Після завершення електролізу до реакційної суміші додавали воду, органічні речовини розчиняли в діетиловому ефірі, а залишковий вихідний матеріал і продукт відокремлювали від суміші дистиляцією. Кількість пара-метилбензальдегіду становило 2,06 г.
г) Яка роль NaBF4 у клітині?
д) Напишіть рівняння анодної реакції в клітині I.!
f) Який відсоток виходу пара-метилбензальдегіду?
g) Який відсоток струму був використаний для окислення (4-метилфеніл) метанолу в камері I, припускаючи, що ми не втратили під час виділення продукту?
5/о-4 (26.06.2013)
Хімічна промисловість виробляє величезну кількість хлорату натрію (NaClO3) шляхом електролізу розчину NaCl при постійному перемішуванні. На початкових етапах процесу хлоридні іони окислюються на аноді, але утворений хлор незначно видаляється з електрода, оскільки він негайно реагує з водою. На катоді відбувається практично лише відновлення води.
а) Напишіть рівняння трьох згаданих вище реакцій!
Хлорат може утворюватися двома способами:
- У розчині електроліту хлороводородна кислота не пропорційна хлориду та хлорату
- Шляхом анодного окислення гіпохлориту. Встановлено, що за даних умов цей процес відбувається з хорошим наближенням на поверхні електрода згідно наступної стехіометрії:
12 OCl - + 6 H2O → 4 ClO3 - + 12 H + + 8 Cl - + 3 O2 + 12 e -
б) Напишіть рівняння диспропорції!
в) Принаймні скільки тонн кам’яної солі потрібно для отримання 1,0 т NaClO3?
У промисловому процесі умови вибираються таким чином, щоб хлорат не утворювався переважно анодним окисленням.
г) Теоретично, у скільки разів більше електроенергії потрібно для отримання певної кількості хлорату натрію, якщо хлорат утворюється за маршрутом 2 (шляхом анодного окислення) замість шляху 1?
д) У разі безперервної роботи та 100% споживання енергії, скільки т NaClO3 виробляє клітина на день? Електроліз проводиться при струмі 75,0 кА і 15% хлорату утворюється в результаті канодного окислення.
f) Вимірюючи кількість кисню, що утворюється в клітині, можна перевірити, що частка хлоратів утворюється в результаті анодного окислення. Якщо це співвідношення становить 15%, як зазначено вище, то яким буде об'ємне співвідношення водню та кисню, що утворюються на електродах?
5/о-5 (02.02.2014)
Електроліз чистого водного розчину аміаку утруднений, оскільки стійкість розчину висока. Цьому може допомогти введення КОН.
а) Чому додавання КОН зменшує опір розчину?
Під час електролізу розчинів аміаку, що містять КОН, на обох платинових електродах спостерігається виділення безбарвних газів. Газ, що виділяється на катоді, також планується використовувати як енергоносій.
Обсяг газу, що виділяється на аноді, також залежить від складу розчину, структури обладнання та прикладеної напруги. Максимальний вимірюваний об’єм в півтора рази перевищує мінімальний, але навіть тоді він досягає лише 50% об’єму газу, що виділяється на катоді. (Звичайно, випробування газів в однаковому стані.)
б) Напишіть рівняння реакції процесів, що відбуваються на електродах!
Для практичного застосування вони намагаються підтримувати кількість газу, що виділяється на аноді, на мінімумі. У такому випадку електроліз проводився зі струмом 500 мА. Один електрод розвивав 12,0 см 3 газу, а другий 4,4 см 3 газу (при 25 ° C і 101 кПа).
в) Скільки секунд тривало вимірювання?
г) Які гази містили два гази? (У разі суміші вкажіть об'ємний відсотковий склад!)
5/о-6 (02.02.2015)
Розкладання води здійснюється електролізом розчину сульфату калію між платиновими електродами. Під час електролізу протягом 10 хвилин на катоді виділився об’єм газу 22,00 см 3, а на аноді - 10,60 см 3. Після висихання обсяги вимірювали при 22,0 o C та 997 гПа.
а) Напишіть рівняння катодного процесу та реакцій, що відбуваються на аноді, враховуючи, що на аноді крім основного продукту утворюється мало озону!
б) З яким струмом проводився електроліз?
в) Який об'ємний відсоток озону, що міститься в газовій суміші, що утворюється на аноді?
Концентрацію озону в озоновмісних газових сумішах можна визначити, пропускаючи суміш через срібну сітку (як каталізатор), через яку озон розкладається на діоксид. За збільшенням об’єму можна розрахувати вміст озону у вихідній суміші.
г) Який процентний об’ємний об’єм буде виміряний у такому експерименті (відносно об’єму вихідної газової суміші), якщо газ, що розвивається на аноді, пропускати через срібну сітку?
5/о-7 (2.2.2016)
Мікроорганізми можуть легко оселитися в системі гарячого водопостачання будівель. Проти них стандартна дезінфекція не настільки ефективна, оскільки хлор і озон менш розчинні в теплі.
Поширеними антимікробними препаратами в таких випадках є іони міді (II) та срібла. Разом вони можуть бути ефективними при дуже низьких концентраціях 3 мг/дм 3 для міді (ІІ) та 0,3 мг/дм 3 для срібла.
Однак, якщо рН води вище 8, їх ефективність також значно знижується.
а) Наведіть рівняння реакцій, відповідальних за це зниження ефективності!
Ці два іони металу зазвичай вводяться у воду в проточній електролізі.
б) Дві металеві пластини повинні бути з'єднані з коміркою як катоди або аноди?
в) Який струм повинен пройти через мідний або срібний електрод, якщо вода, яка надходить у систему гарячої води, протікає через комірку зі швидкістю 13 л/хв?
Слід постійно контролювати та замінювати концентрацію двох іонів металів у системі гарячого водопостачання. Якщо надходить занадто багато матеріалу, на білих фарфорових поверхнях, що контактують з органічними матеріалами, може з’явитися чорний колір.
г) Яким може бути цей чорний матеріал?
Російська космічна програма також використовує подібне обладнання (але тільки зі сріблом) для дезінфекції водної системи космічних кораблів. Американці, з іншого боку, дезінфікують йодом, тому, коли прибувають космічні човники, вода може обмінюватися між цими двома системами лише після подальшого очищення.
д) Яка небажана реакція могла б статися, якщо дві оброблені води змішати?