Karta pracy IV/1a – Elektroliza

Karta pracy IV/1a – Elektroliza
Przykładowe zadania z rozwiązaniami
Zad. 1 W trakcie elektrolizy stopionego KOH na jednej z elektrod wydzieliło się 11,2dm3 bezbarwnego
i bezwonnego gazu ( objętość mierzona w warunkach normalnych). Zapisz równania
elektrodowe w elektrolizerze oraz oblicz, ile gramów potasu wydzieliło się na drugiej
elektrodzie.
Rozwiązanie:
 W trakcie stapiania wodorotlenków zachodzi ich rozkład wg równania: 2KOH  K2O + H2O,
stąd elektroliza zachodzi tak jak w przypadku elektrolizy stopionych tlenków.
 K2O  2K+ + O2 K (-): K+ + 1e-  K
1
4
4
2 A (+): 2O  O2 + 4e 4
1
 z równań elektrodowych wynika, że na każdy mol (22,4dm3 - w warunkach normalnych) tlenu
wydzielonego na anodzie, na katodzie następuje rozładowanie 4 moli potasu.
 4 ∙ 39 g (potasu) ------------ 22,4 dm3 (tlenu)
x -------------------------- 11,2 dm3 (tlenu)
------------------------------------------------------x = 78g potasu
Zad. 2 W trakcie elektrolizy na elektrodach grafitowych wodnego roztworu NaNO3 wydzieliło się
100,8 dm3 mieszaniny 2-ch gazów (warunki normalne). Oblicz, o ile cm3 zmniejszyła się
objętość roztworu (dH2O = 1g/cm3).
Rozwiązanie:
 W trakcie elektrolizy wodnych roztworów soli kwasów tlenowych i metali aktywnych na
elektrodach zachodzi elektroliza wody
 K (-): 2H2O + 2e-  H2 + 2OH- 2
2
4
 A (+): 2H2O  O2 + 4e
4
1
 Z równań elektrodowych wynika, że mieszanina gazów stanowi wodór i tlen, które
w mieszaninie zajmują objętość w stosunku jak 2 : 1
 Obliczenie liczby moli wodoru i tlenu:
 nH2 = 2/3 ∙ 100,8dm3 : 22,4dm3/mol = 3 mol
 nO2 = 1/3 ∙ 100,8dm3 : 22,4dm3/mol = 1,5 mol
 Obliczenie liczby moli i gramów wody
 2H2 + O2  2H2O
2mol + 1mol  2 mol
 2 mol (wodoru) -------- 2mol (wody)
MH2O = 18g/mol
3 mol (wodoru) --------- x
1 mol ---------------- 18g
------------------------------------3 mol ---------------- x
x = 3 mole wody
------------------------------x = 54g
 Obliczenie objętości wody

Zad. 3 W dwóch elektrolizerach (I i II) , w których znajdowały się: w I wodny roztwór CuCl2, a w II
wodny roztwór AgNO3, przeprowadzono elektrolizę prądem o tym samym natężeniu i tym samym
czasie. Po tym czasie w elektrolizerze II wydzieliło się 324 g srebra.
a)
Zapisz równania reakcji elektrodowych zachodzących w obu elektrolizerach.
b)
Oblicz liczbę gramów miedzi wydzielonej w I elektrolizerze.
c)
Oblicz objętość gazów wydzielonych w obu elektrolizerach (warunki normalne).
Rozwiązanie:
a) Elektrolizer I: CuCl2 ↔ Cu2+ + 2ClElektrolizer II: AgNO3 ↔ Ag+ + NO3 Reakcje elektrodowe:
Reakcje elektrodowe:
2+
 K (-): Cu + 2e  Cu 2
1
K (-): Ag+ +1e-  Ag
1
4
2
4
+
 A (+) 2Cl  Cl2 + 2e
2
1
A (+): 2H2O  O2 + 4H + 4e 4
1
b) Obliczenie liczby moli miedzi:
 K (-): Cu2+ + 2e-  Cu
2
1
2
+
 K (-): Ag +1e  Ag
1
2
 Na 2 mole wydzielonego srebra w II elektrolizerze, w I wydziela się 1 mol miedzi, stąd:
 2 ∙ 108g Ag ------------ 1 ∙ 63,5g Cu
3 ∙ 108g Ag ---------- x
--------------------------------------x = 95,25 g Cu
c) Obliczenie objętości gazów (patrz reakcje elektrodowe w p.pkt a)
 Elektrolizer I
Elektrolizer II
3
 63,5 g Cu ---------- 22,4dm Cl2
432 g Ag ------------- 22,4dm3 O2
93,5 g Cu ---------- x
324g Ag -------------- x
------------------------------------------------------------------------------3
x = 33,6 dm chloru
x = 16,8 dm3 tlenu
Zad. 4. Przez wodny roztwór azotanu(V) bizmutu(III) w elektrolizerze przez 150 minut przepływał prąd
stały o natężeniu 5A. Zapisz równania reakcji elektrodowych i oblicz masę/objętość (warunki
standardowe) produktów wydzielonych na elektrodach grafitowych w trakcie elektrolizy.
Rozwiązanie:
 Równania elektrodowe: Bi(NO3)3 ↔ Bi3+ + 3NO3 K (-): Bi3+ + 3e-  Bi
3
4
12
+
 A (+): 2H2O  O2 + 4H + 4e
4
3
 Obliczenie masy wydzielonego bizmutu i objętości wydzielonego tlenu:
 t = 150min ∙ 60s/min = 9000s; I = 2A = 5C/s; M = 209g/mol, n = 3mol; F = 96480C

= bizmutu
 4 ∙ 209g Bi --------------- 3 mole O2
32,5g Bi -------------- x
-------------------------------------x = 0,1166mol = 0,117mol O2

tlenu
Karta pracy IV/1b – Elektroliza :
Nazwisko i imię: …………………………………………………… Ocena: ……………………………………….
Zad.1 Zapisz równania reakcji elektrodowych w elektrolizerze o elektrodach grafitowych:
I. Wodnych roztworów niżej wymienionych elektrolitów oraz określ jakiej zmianie ulega stężenie
elektrolitu: a) H2SO4, b) H2S, c) Ca(OH)2, d) KCl, e) Zn(NO3)2
f) FeCl3.
II. Elektrolitów stopionych: a) Li2O, b) Ba(OH)2, c) NaCl,
d) CuCl2.
Zad. 2 W dwóch elektrolizerach (I i II) , w których znajdowały się: w I wodny roztwór CuCl2, a w II
wodny roztwór AgNO3, przeprowadzono elektrolizę prądem o tym samym natężeniu i tym samym
czasie. Po tym czasie w elektrolizerze I wydzieliło się 3 mole miedzi.
a) Zapisz równania reakcji elektrodowych zachodzących w obu elektrolizerach.
b) Oblicz liczbę gramów srebra wydzielonego w II elektrolizerze.
c) Oblicz objętość gazów wydzielonych w obu elektrolizerach (warunki normalne).
Zad.3 Przez wodny roztwór azotanu(V) miedzi(II) w elektrolizerze przez 2,5 godziny przepływał prąd
stały o natężeniu 3A. Zapisz równania reakcji elektrodowych i oblicz masę/objętość (warunki
normalne) produktów wydzielonych na elektrodach grafitowych w trakcie elektrolizy.
Zad.4 W trakcie elektrolizy stopionego Na2O na jednej z elektrod wydzieliło się 11,2dm3 bezbarwnego
i bezwonnego gazu ( objętość mierzona w warunkach normalnych). Zapisz równania
elektrodowe w elektrolizerze oraz oblicz, ile gramów sodu wydzieliło się na drugiej
elektrodzie.
Zad.5 W trakcie elektrolizy na elektrodach grafitowych wodnego roztworu HNO3 wydzieliło się
67,2 dm3 mieszaniny 2-ch gazów (warunki normalne). Oblicz, o ile cm3 zmniejszyła się
objętość roztworu (dH2O = 1g/cm3).
Zad.6 Oblicz, ile minut musi być prowadzona elektroliza wodnego roztworu chlorku chromu(III) przy
natężeniu prądu 2,5A, aby wydzielić z roztworu całkowicie 3,01 ∙ 1022 kationów Cr3+ .
Rozwiązania: