.Когда пластина, состоящая из смеси 20 г меди и железа, реагирует с избытком соляной кислоты, Было выпущено 5,6 литра газообразного водорода. Определите массу меди в смеси.
Поскольку соль AgNO3 образована слабым основанием и сильной кислотой, а материал анода не оговорен, то будем считать, что имеем электролиз с инертным анодом в кислой среде.
Анодный процесс
На аноде могут протекать два процесса – электрохимическое окисление воды с выделением кислорода и окисление аниона. Однако, поскольку в растворе находятся анионы NO3^(-), в которых азот имеет высшую степень окисления, то дальнейшее окисление аниона невозможно. Следовательно, в растворе будет протекать электрохимическое окисление воды.
Анод (+) 2Н2О – 4е = О2↑ + 4Н (+) (рН ≤ 7)
Катодный процесс
На катоде могут протекать два процесса – восстановление ионов Ag(+) и восстановление ионов водорода Н (+).
2Н (+) + 2е = Н2 (pH < 7); Еo восст = – 0,41 В
Ag(+) + e = Ag; Еo восст = + 0,799 В (при инертном аноде)
Поскольку электродный потенциал восстановления ионов серебра Ag (+) больше, чем электродный потенциал восстановления ионов водорода, то на катоде будут восстанавливаться ионы серебра Ag (+).
5А Элементы VA группы, содержат 5 электронов на внешнем энергетическом уровне. Минимальная степень окисления -3, а максимальная +5. В ряду N – Sb неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются. Формула высших оксидов: Э2O5. Проявляют кислотные свойства. Формула высших гидроксидов: HЭO3 или H3ЭO4. Проявляют кислотные свойства. Водородные соединения в низшей степени окисления: H3Э.
6А
Элементы VI-A группы - это кислород, сера, селен, теллур и радиоактивный металл полоний. Кислород и сера – неметаллы. Полоний металл серебристо белого цвета, напоминающий по физическим свойствам свинец, селен и теллур, занимающие промежуточное положение, являются полупроводниками. Кислород, сера, селен, теллур – имеют неметаллический характер, называются «халькогены», т.е. образующие руды.
На внешнем уровне атомов этих элементов содержится 6 электронов: ns2 np4 . В атомах элементов Se, Te и Po электроны внешнего уровня экранируются от ядра десятью d-электронами предвнешнего уровня, что ослабляет их связь с ядром и ствует проявлению металлических свойств этих элементов.
Особенность строения атома кислорода – отсутствие d-подуровня, поэтому валентность кислорода равна 2, но за счёт неподелённых электронных пар кислород может быть донором электронных пар. С увеличением порядкового номера халькогенов понижается окислительная активность нейтральных атомов и растёт восстановительная активность отрицательных ионов. 4А
Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) — элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих элементов имеют 4 электрона: ns2np2. В подгруппе с ростом порядкового номера элемента увеличивается атомный радиус, неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются: углерод и кремний - неметаллы, германий, олово, свинец — металлы. Элементы этой подгруппы проявляют как положительную, так и отрицательную степени окисления: —4, +2, +4. Высшие оксиды углерода и кремния (С02, Si02) обладают кислотными свойствами, оксиды остальных элементов подгруппы - амфотерны (Ge02, Sn02, Pb02). Угольная и кремниевая кислоты (Н2СО3, H2SiO3) — слабые кислоты. Гидроксиды германия, олова и свинца амфотерны, проявляют слабые кислотные и основные свойства: H2GeO3= Ge(OH)4, H2SnO3 = Sn(ОН)4, Н2РЬО3 = Pb(OH)4.
I = 3 A
t = 50 мин = 3000 с
m(Ag)факт = 9,6 г
Поскольку соль AgNO3 образована слабым основанием и сильной кислотой, а материал анода не оговорен, то будем считать, что имеем электролиз с инертным анодом в кислой среде.
Анодный процесс
На аноде могут протекать два процесса – электрохимическое окисление воды с выделением кислорода и окисление аниона. Однако, поскольку в растворе находятся анионы NO3^(-), в которых азот имеет высшую степень окисления, то дальнейшее окисление аниона невозможно. Следовательно, в растворе будет протекать электрохимическое окисление воды.
Анод (+) 2Н2О – 4е = О2↑ + 4Н (+) (рН ≤ 7)
Катодный процесс
На катоде могут протекать два процесса – восстановление ионов Ag(+) и восстановление ионов водорода Н (+).
2Н (+) + 2е = Н2 (pH < 7); Еo восст = – 0,41 В
Ag(+) + e = Ag; Еo восст = + 0,799 В (при инертном аноде)
Поскольку электродный потенциал восстановления ионов серебра Ag (+) больше, чем электродный потенциал восстановления ионов водорода, то на катоде будут восстанавливаться ионы серебра Ag (+).
Катод (-)Ag(+) + e = Ag
Схема электролиза
Катод (-)Ag(+) + e = Ag | 4 - восстановление
Анод (+) 2Н2О – 4е = О2 + 4Н (+) | 1 – окисление
Ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции.
4Ag(+) + 2Н2О = 4Ag + О2↑ + 4Н (+)
Молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции.
4AgNO3 + 2Н2О = 4Ag↓ + О2↑ + 4НNO3
Электрохимический эквивалент серебра
k(Ag) = M(Ag)/(z(Ag)*F) = 108/(1* 96500) = 11,2*10^(-4) г/Кл
M(Ag) = 108 г/моль – молярная масса серебра
z(Ag) = 1 – число принимаемых ионом серебра Ag(+) электронов, равное валентности серебра
F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея
Заряд через электролит
q = I*t = 3*3000 = 9000 Кл
По первому закону Фарадея теоретическая масса выделившегося серебра
m(Ag)теор = q*k(Ag) = 9000*11,2*10^(-4) = 10,08 г
Выход серебра
q = [m(Ag)факт/m(Ag)теор] *100% = [9,6/10,08]*100% = 95,2%
Объяснение:
Элементы VA группы, содержат 5 электронов на внешнем энергетическом уровне. Минимальная степень окисления -3, а максимальная +5. В ряду N – Sb неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются. Формула высших оксидов: Э2O5. Проявляют кислотные свойства. Формула высших гидроксидов: HЭO3 или H3ЭO4. Проявляют кислотные свойства. Водородные соединения в низшей степени окисления: H3Э.
6А
Элементы VI-A группы - это кислород, сера, селен, теллур и радиоактивный металл полоний. Кислород и сера – неметаллы. Полоний металл серебристо белого цвета, напоминающий по физическим свойствам свинец, селен и теллур, занимающие промежуточное положение, являются полупроводниками. Кислород, сера, селен, теллур – имеют неметаллический характер, называются «халькогены», т.е. образующие руды.
На внешнем уровне атомов этих элементов содержится 6 электронов: ns2 np4 . В атомах элементов Se, Te и Po электроны внешнего уровня экранируются от ядра десятью d-электронами предвнешнего уровня, что ослабляет их связь с ядром и ствует проявлению металлических свойств этих элементов.
Особенность строения атома кислорода – отсутствие d-подуровня, поэтому валентность кислорода равна 2, но за счёт неподелённых электронных пар кислород может быть донором электронных пар.
С увеличением порядкового номера халькогенов понижается окислительная активность нейтральных атомов и растёт восстановительная активность отрицательных ионов.
4А
Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) — элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих элементов имеют 4 электрона: ns2np2. В подгруппе с ростом порядкового номера элемента увеличивается атомный радиус, неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются: углерод и кремний - неметаллы, германий, олово, свинец — металлы. Элементы этой подгруппы проявляют как положительную, так и отрицательную степени окисления: —4, +2, +4.
Высшие оксиды углерода и кремния (С02, Si02) обладают кислотными свойствами, оксиды остальных элементов подгруппы - амфотерны (Ge02, Sn02, Pb02).
Угольная и кремниевая кислоты (Н2СО3, H2SiO3) — слабые кислоты. Гидроксиды германия, олова и свинца амфотерны, проявляют слабые кислотные и основные свойства: H2GeO3= Ge(OH)4, H2SnO3 = Sn(ОН)4, Н2РЬО3 = Pb(OH)4.