Egy oldat H2So4 és HCl-t tartalmaz azonos tömeg%-ban. Az oldat 100g-ját 2A áramerősséggel addig elektrolizáljuk, amíg az egyik sav el nem tűnik az oldatból. A katódon 3,36dm3 standard nyomású gáz fejlődött. Mekkora térfogatú gáz fejlődött az anódon?
válasza:Onnan, hogy használd az agyadat. Tudod, az a fehér kocsonyás valamit, a mi a fejdben van, és nem takony. Kérdés: ha elektrolizálsz, mik mennek a katódra, és mik az anódra? Mivel a kationok mennek a katódra, a kationok meg pozitívak, a katód meg negatív, mi fjelődik a katódón? Úgy van, hidrogén. Könnyű megjegyzeni: ismersz Kati nevű dögös csajt? Gondolj rá pozitívan, ő lenne a katód, akire rámásznál. Mi fog fejlődni az anódon? a negatív alkotórész.
Most jön a vicces, mellik sav veszi a fáradtságot, és bomlik? Az, amelyik el tud bomlani. Ez pedig a sósav. Látátl már SO4 gázt? Nem láttál. Ha kénsavat elektrolizálsz, az anódon perkénsav (H2SO5) fejlődik, mert a vizet bontod, és az kénsav oxidálódik. MINDIG A VIZET bontod, ha oylan oldatot elektrolizálsz, amely nem tud csak úgy könyedén szerteszéjjel gázként elmenni a fenébe. Tehát a sósavat elektrolizálod. A sósavban mennyi hidrogén van? Pont annyi, mint klór. Tehát mennyi gáz fejlődik a másik póluson? Nyertél, pont annyi. Marha sokat nem kellett számolni.
Köszönöm a választ!
Tehát kvázi a kénsav úgy tűnt el, hogy "vízzé vált"?
válasza:
válasza:1. Az adott adatok összegyűjtése és értelmezése
Az oldat tömege:
𝑚
=
100
g
m=100g.
A H₂SO₄ és HCl azonos tömeg%-ban van jelen az oldatban.
Az elektrolízis áramerőssége:
𝐼
=
2
A
I=2A.
A katódon fejlődő gáz térfogata:
𝑉
kat
o
ˊ
d
=
3
,
36
dm
3
V
kat
o
ˊ
d
=3,36dm
3
(standard állapotban).
Kérdés: Mekkora térfogatú gáz fejlődött az anódon (
𝑉
an
o
ˊ
d
V
an
o
ˊ
d
)?
Tudnivalók az elektrolízisről:
A HCl disszociációja:
HCl
⟶
H
+
+
Cl
−
HCl⟶H
+
+Cl
−
Elektrolízis során:
A katódon a
H
+
H
+
-ionok redukciója történik, hidrogéngáz (
H
2
H
2
) képződik:
2
H
+
+
2
e
−
⟶
H
2
2H
+
+2e
−
⟶H
2
Az anódon a
Cl
−
Cl
−
-ionok oxidációja történik, klórgáz (
Cl
2
Cl
2
) fejlődik:
2
Cl
−
⟶
Cl
2
+
2
e
−
2Cl
−
⟶Cl
2
+2e
−
A H₂SO₄ disszociációja:
H
2
SO
4
⟶
2
H
+
+
SO
4
2
−
H
2
SO
4
⟶2H
+
+SO
4
2−
Elektrolízis során:
A katódon
H
+
H
+
-ionokból hidrogéngáz (
H
2
H
2
) képződik.
Az anódon a szulfát-ionok (
SO
4
2
−
SO
4
2−
) nem vesznek részt az elektrolízisben (stabilak), helyettük a víz oxidálódik oxigéngáz (
O
2
O
2
) fejlődése mellett:
2
H
2
O
⟶
O
2
+
4
H
+
+
4
e
−
2H
2
O⟶O
2
+4H
+
+4e
−
2. A reakciók azonosítása és a katódon fejlődött gáz elemzése
2.1. A katódon fejlődött gáz azonosítása
A katódon csak hidrogéngáz fejlődhet, mivel mind a HCl-ből, mind a H₂SO₄-ből származó
H
+
H
+
-ionok redukciójával
H
2
H
2
keletkezik. Tehát:
H
2
g
a
ˊ
z fejl
o
˝
dik a kat
o
ˊ
don.
H
2
g
a
ˊ
z fejl
o
˝
dik a kat
o
ˊ
don.
2.2. Moláris mennyiség kiszámítása a katódon
Az adott hidrogéngáz térfogata:
𝑉
kat
o
ˊ
d
=
3
,
36
dm
3
V
kat
o
ˊ
d
=3,36dm
3
. Standard állapotban a moláris térfogat:
𝑉
m
=
22
,
4
dm
3
/
mol
.
V
m
=22,4dm
3
/mol.
A fejlődött hidrogén mennyisége:
𝑛
H
2
=
𝑉
kat
o
ˊ
d
𝑉
m
=
3
,
36
22
,
4
=
0
,
15
mol
.
n
H
2
=
V
m
V
kat
o
ˊ
d
=
22,4
3,36
=0,15mol.
2.3. Az elektrolízishez szükséges elektronmennyiség
A hidrogéngáz keletkezésének reakciója:
2
H
+
+
2
e
−
⟶
H
2
.
2H
+
+2e
−
⟶H
2
.
Ez azt jelenti, hogy
1
mol
H
2
1molH
2
-gáz képződéséhez
2
mol
e
−
2mole
−
szükséges. Tehát:
A felhaszn
a
ˊ
lt elektronmennyis
e
ˊ
g:
𝑛
e
−
=
2
⋅
𝑛
H
2
=
2
⋅
0
,
15
=
0
,
30
mol
.
A felhaszn
a
ˊ
lt elektronmennyis
e
ˊ
g:n
e
−
=2⋅n
H
2
=2⋅0,15=0,30mol.
3. Az áramerősség és az idő kapcsolata
Az áramerősségből meghatározhatjuk, hogy mennyi ideig tartott az elektrolízis. Az elektronok moláris mennyisége és az áramerősség közötti kapcsolat:
𝑄
=
𝐼
⋅
𝑡
,
ahol
𝑄
=
𝑛
e
−
⋅
𝐹
.
Q=I⋅t,aholQ=n
e
−
⋅F.
Itt:
𝑄
Q az össztöltés (Coulombban),
𝐹
=
96485
C/mol
F=96485C/mol a Faraday-állandó,
𝐼
=
2
A
I=2A az áramerősség.
Az idő kiszámítása:
𝑡
=
𝑄
𝐼
=
𝑛
e
−
⋅
𝐹
𝐼
=
0
,
30
⋅
96485
2
=
14472
,
75
s
(
k
o
¨
r
u
¨
lbel
u
¨
l
4
o
ˊ
ra
)
.
t=
I
Q
=
I
n
e
−
⋅F
=
2
0,30⋅96485
=14472,75s(k
o
¨
r
u
¨
lbel
u
¨
l 4
o
ˊ
ra).
4. Az anódon fejlődő gáz elemzése
Az anódon a két sav közötti verseny dönti el, hogy melyik reakció zajlik le. Az elektrolízis végére az egyik sav elfogy. Mivel az oldat azonos tömeg%-ban tartalmazza a savakat, az alábbiak figyelhetők meg:
4.1. A HCl gyorsabban fogy el
Egy mol HCl disszociációja:
HCl
⟶
H
+
+
Cl
−
.
HCl⟶H
+
+Cl
−
.
Az anódon klórgáz fejlődik:
2
Cl
−
⟶
Cl
2
+
2
e
−
.
2Cl
−
⟶Cl
2
+2e
−
.
A H₂SO₄ disszociációja:
H
2
SO
4
⟶
2
H
+
+
SO
4
2
−
.
H
2
SO
4
⟶2H
+
+SO
4
2−
.
Az anódon a szulfát-ionok helyett a víz oxidálódik oxigén képződése mellett:
2
H
2
O
⟶
O
2
+
4
H
+
+
4
e
−
.
2H
2
O⟶O
2
+4H
+
+4e
−
.
Mivel a klórgáz fejlődése kevesebb elektront igényel (2 mol elektron/1 mol
Cl
2
Cl
2
), a HCl gyorsabban fogy el.
4.2. Az anódon fejlődött gáz térfogata
Az anódon keletkezett gáz egy része klórgáz (
Cl
2
Cl
2
), amíg a HCl el nem fogy, ezután oxigéngáz (
O
2
O
2
) képződik. A fejlődött gáz térfogatának aránya a reakciók sztöchiometriájától függ.
A HCl fogyása után a H₂SO₄ oxidációjából keletkező oxigén térfogata:
𝑉
an
o
ˊ
d
=
𝑉
kat
o
ˊ
d
=
3
,
36
dm
3
.
V
an
o
ˊ
d
=V
kat
o
ˊ
d
=3,36dm
3
.
5. Végeredmény
Az anódon fejlődött gáz térfogata:
𝑉
an
o
ˊ
d
=
3
,
36
dm
3
.
V
an
o
ˊ
d
=3,36dm
3
.
Ez az érték az elektrolízis során végbemenő reakciók sztöchiometriájából adódik, és az anódon végül azonos mennyiségű gáz képződik, mint a katódon.
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2025, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!