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 $q = I \cdot t = 0,5 \cdot 2 \cdot 3600 = 3600$ Кл, которые выделили 3,865 г металла.
$Э = \frac{3,865 \cdot 96500}{3600} = 103,6$.
Атомная масса элемента равна произведению эквивалента на валентность (степень окисления), $A = Э \cdot В$. Такое же значение эквивалента получается из данных по вытеснению металлом меди из раствора ее соли. Эквивалент меди $Э_1 = \frac{A}{2} = 63,6 : 2 = 31,8$, для реакции
$2Э + Cu^{2+} = 2Э^{+} + Cu$,
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 ($A_1 = 103,6 \cdot 1$; $A_2 = 103,6 \cdot 2 = 207,2$ и $A_3 = 103,6 \cdot 3 = 310,8$) 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 ($CH_3 - CH_3 = R-R$) и $CO_2$ (из $COO$ -групп аниона) свидетельствует о том, что была взята соль $Pb(CH_3COO)_2$, т. е. ацетат свинца. На катоде происходила реакция
$Pb^{2+} + 2e = Pb$.
На аноде реакция носила более сложный характер:
$CH_3COO^{-} - e = CH_3COO$.
$CH_3COO = CH_3 + CO_2$,
$2CH_3 = CH_3 - CH_3$,
или суммарно $2CH_3COO^{-} - 2e = C_2H_6 + 2CO_2$.