Obliczenia w Chemii technicznej
Elektrochemia
Wiadomości teoretyczne:
Ogniwa galwaniczne, potencjał elektrody, siła elektromotoryczna ogniwa, prawo Faraday'a.
Zadania
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)
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)
Zbudowano ogniwo z elektrody magnezowej i elektrody ołowianej zanurzonych w roztworach wodnych swych dwuwartościowych kationów. Określić znaki obu elektrod, obliczyć wartość normalnej siły elektromotorycznej tego ogniwa w temperaturze 25oC i podać jego schemat. (2,214 V)
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)
Rtęć pokryto warstwą siarczanu rtęci (I) Hg2SO4 i zanurzono do nasyconego roztworu siarczanu kadmu (II) 3CdSO4·8H2O. Jak nazywa się ta elektroda, jakie na niej zachodzą reakcje? Obliczyć potencjał tej elektrody wiedząc, że siła elektromotoryczna ogniwa o schemacie;
(+) Hg| Hg2SO4(s)| 3CdSO4· 8H2O(nas) || Tl2SO4(c=5·10-4 mol) | Tl(-)
Ma w temperaturze 25oC wartość 1,128 V, a potencjał normalny elektrody talowej wynosi w tej temperaturze -0,336 V. (0,615 V)
Obliczyć dla temperatury 25oC potencjał redoksy elektronowej platynowej zanurzonej do roztworów o pH=6 i pH=2, zawierających aniony chloranowe (ClO3-) i chlorkowe (Cl-) o stężeniach równych odpowiednio 1·10-2 i 1·10-6 mol/dm3 wiedząc, że reakcja elektrodowa przebiega według równania Cl- + 3H2O = ClO3- + 6H+ + 6e-, a w temperaturze 25oC normalny potencjał redoksy elektrody wynosi ,45 V. (1,135 V; 1,371 V)
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? (1h 20 min 24 s; 1,118 ·10-3 g/A·s)
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+)
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 1000 hPa? (2 A)
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 Sn; 29,39 kg Co)
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)
W jakim czasie w procesie elektrolizy wodnego roztworu chlorku miedzi (CuCl2) na katodzie wydzieli się 4,74 g miedzi? Natężenie prądu wynosi 2 A. (2 h)
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 mg)
Jak długo należy przepuszczać prąd o natężeniu 5 A przez roztwór dowolnego kwasu, aby otrzymać 2,8 dm3 wodoru w warunkach normalnych? (1 h 20 min 25 s)
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 45 s)
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? (1,0736 mg/A·s)
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? (149 h; 1,49·104 kWh)
Ile energii elektrycznej należy zużyć, aby w procesie elektrolizy roztworu AgNO3 wydzieliło się 500 mg srebra? Napięcie na elektrodach jest równe 4 V. (1800 J)
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)