Как будет происходить электролиз водного раствора электролита NaNO3 (t = 45 мин, I = 7 А)? Приведите уравнение диссоциации электролита и поясните возможность участия каждого из образующихся ионов в электродных реакциях

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №17022
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Как будет происходить электролиз водного раствора электролита NaNO3 (t = 45 мин, I = 7 А)? Приведите уравнение диссоциации электролита и поясните возможность участия каждого из образующихся ионов в электродных реакциях. Составьте электронные уравнения процессов, протекающих на инертных электродах. Вычислите массу (для твердых и жидких) или объем (для газообразных) веществ, образующихся на электродах.

Решение

Электролиз - это окислительно-восстановительная реакция, происходящая на электродах при пропускании электрического тока через расплав или раствор электролита. В таких системах электролиты подвергаются диссоциации – распаду на положительно- (катионы) и отрицательно- (анионы) заряженные ионы.

Уравнение диссоциации электролита имеет вид:

При электролизе расплавов веществ на катоде происходит процесс восстановления катионов (процесс присоединения электронов), а на аноде - процесс окисления анионов (процесс отдачи электронов). В результате, как правило, происходит разрядка ионов, т.е. переход их в нейтральное состояние:

Если электролизу подвергается водный раствор, то необходимо учитывать возможность участия воды как в катодном, так и в анодном процессе. Преимущественное участие молекул воды в катодном процессе:

происходит в том случае, если в состав электролита входят катионы электрохимически активных металлов: 

Такие катионы требуют для своей разрядки значительно больше энергии, чем ее затрачивается на выделение водорода из воды, поэтому получить эти металлы электролизом водных растворов их соединений невозможно.

Поскольку в состав электролита, указанного в условии задачи, входят катионы Na+ , то электронное уравнение катодного процесса имеет вид:

Если в состав электролита входят анионы кислородсодержащих кислот: и т.п.), а также фторид-анион F- , то по тем же энергетическим причинам в анодном процессе участвуют не анионы электролита, а молекулы воды:

В состав рассматриваемого в задаче электролита входят анионы NO3 - , поэтому электронное уравнение анодного процесса выглядит следующим образом:

Продуктами данного электролиза являются:

- непосредственно выделяющиеся на электродах O2 и Н2,

- а также результаты вторичных взаимодействий между ионами, входящими в состав исходного электролита и не принимающие участие в электродных реакциях и ионами, образующимися в результате электродных реакций

Для вычислений массы m (для газов - объема V) веществ, образующихся на электродах в результате электролиза, необходимо воспользоваться законом Фарадея:

Vm- молярный объем, равный 22.4 л/моль при н.у. I - сила тока, А z - число электронов в уравнении электродного процесса t - время проведения электролиза, секунды F - постоянная величина (число Фарадея), равная 96500 Кл/моль В условии задачи дано: I = 7 A, t = 45 мин или 2700 сек. Первый продукт электролиза O2 является газообразным (твердым, жидким или газообразным) веществом, поэтому для него необходимо вычислить объем (массу или объем). Подставляем в соответствующую формулу необходимые значения: z = 4.

Второй продукт электролиза Н2 (формула) является газообразным (твердым, жидким или газообразным) веществом, поэтому для него необходимо вычислить объем (массу или объем). Подставляем в соответствующую формулу необходимые значения:  z = 2

Третий продукт электролиза Н2О (формула) является жидким (твердым, жидким или газообразным) веществом, поэтому для него необходимо вычислить массу (массу или объем). Подставляем в соответствующую формулу необходимые значения: z = 2...........