Химия
8 класс
Вопрос
Через раствор соли органической кислоты в течение 2 ч пропускали ток силой 0,5 А. В результате электролиза на катоде образовался металл (в количестве 3,865 г), а на аноде - этан и двуокись углерода.
а. Соль какого металла подвергли электролизу и какое количество грамм-ионов металла образовалось на катоде, если известно, что 5,18 г этого металла вытесняет из водного раствора сульфата меди 1,59 г меди (атомная масса меди 63,6)?
б. Установите, соль какой кислоты подверглась электролизу, и напишите уравнения реакций, происходящих на электродах, а также реакций между металлом и ионом меди.
в. Укажите, какие из этих процессов относятся к окислительным, а какие к восстановительным.
Ответ
На выделение 1 г-экв вещества в процессах электролиза затрачивается ток 96 500 Кл.
Через электролизер было пропущено q=I⋅t=0,5⋅2⋅3600=3600 Кл, которые выделили 3,865 г металла.
Э=3,865⋅965003600=103,6.
Атомная масса элемента равна произведению эквивалента на валентность (степень окисления), A=Э⋅В. Такое же значение эквивалента получается из данных по вытеснению металлом меди из раствора ее соли. Эквивалент меди Э1=A2=63,6:2=31,8, для реакции
2Э+Cu2+=2Э++Cu,
где Э - эквивалент неизвестного металла,
Э:31,8=5,18:1,59,
Э=103,6.
Металлы при реакциях замещения проявляют степени окисления от 1 до 3, поэтому выбор атомной массы из трех возможных значений (A1=103,6⋅1; A2=103,6⋅2=207,2 и A3=103,6⋅3=310,8) оказывается однозначным, так как не существует элемента с A>240 и нет элемента с атомной массой около 104, обладающего свойствами металла и проявляющего при этом степень окисления +1. Атомную массу 207,6 имеет свинец; следовательно, электролизу была подвергнута свинцовая соль некоторой кислоты.
На аноде при электролизе водного раствора выделились этан и двуокись углерода, образовавшиеся при анодном окислении аниона органической кислоты; соль имела формулу Pb(RCOO)2. Образование этана (CH3−CH3=R−R) и CO2 (из COO -групп аниона) свидетельствует о том, что была взята соль Pb(CH3COO)2, т. е. ацетат свинца. На катоде происходила реакция
Pb2++2e=Pb.
На аноде реакция носила более сложный характер:
CH3COO−−e=CH3COO.
CH3COO=CH3+CO2,
2CH3=CH3−CH3,
или суммарно 2CH3COO−−2e=C2H6+2CO2.