В группу галогенов входят фтор, хлор, бром, иод и астат. Эти элементы составляют VII группу периодической системы Д. И. Менделеева. Электронная конфигурация внешнего слоя у атомов этих элементов ns2np5, где n - номер периода. Всего во внешнем электронном слое атомов галогенов 7 электронов, что предопределяет свойство галогенов присоединять электрон. Галогены являются сильными окислителями, непосредственно взаимодействуют почти со всеми металлами и неметаллами, за исключением кислорода, углерода, азота и благородных газов. Связь в галогенидах щелочных и щелочноземельных металлов ионная, в остальных - ковалентная. Галогены образуют двухатомные непрочные молекулы. Легкость распада молекул галогенов на атомы - одна из причин их высокой химической активности. В свободном состоянии галогены состоят из двухатомных молекул: F2, Cl2, Br2, I2. Астат - радиоактивный элемент и может быть получен только искусственным путем. От фтора к иоду изменяются физические свойства галогенов: растет плотность, увеличиваются размеры атомов, повышаются температуры кипения и плавления. С увеличением порядкового номера окислительная галогенов в свободном состоянии падает. Поэтому каждый предыдущий галоген вытесняет последующий из его соединений с металлами и водородом, например: 2КСl + F2 = 2КF + Cl2 Фтор - самый активный неметалл. Он проявляет только одну степень окисления -1, непосредственно реагирует почти со всеми металлами (даже с золотом и платиной) , а также с неметаллами. Раствор фтороводорода в воде называют плавиковой кислотой, а ее соли называются фторидами. Химическим путем фтор получить невозможно, поэтому используется исключительно электролиз.
сульфат кадмия cdso4 – соль, образованная слабым основанием cd(oh)2 и сильной кислотой h2so4 которая в водном растворе гидролизуется по катиону.
2cdso4 + 2н2о = (cdoh)2so4 + h2so4
cd (2+) + н2о = cdoh(+) + н (+) (ph < 7 – среда кислая)
анодный процесс
при электролизе растворов солей, содержащих в своем составе сульфат-ион so4(2-) на аноде происходит окисление воды с выделением свободного кислорода.
анод (+) 2н2о – 4е = 4н (+) + о2↑ (рн < 7)
катодный процесс.
поскольку кадмий в ряду напряжений стоит после алюминия и до водорода, то на катоде одновременно будут протекать два процесса – восстановление ионов cd(2+) и восстановление ионов водорода н (+) (поскольку среда кислая)
cd(2+) + 2e = cd↓
2h(+) + 2e = h2↑
суммарная реакция на катоде
катод cd(2+) + 2h(+) + 4e = cd + h2↑
тогда процессы окисления – восстановления, протекающие при электролизе раствора сульфата кадмия cdso4
2н2о – 4е = 4н (+) + о2↑ | 1 - окисление
cd(2+) + 2h(+) + 4e = cd + h2↑ | 1 – восстановление
суммарно
cd(2+) + 2h(+) + 2н2о = cd + h2↑ + 4н (+) + о2↑
после подобных
cd(2+) + 2н2о = cd + h2↑ + 2н (+) + о2↑
уравнение реакции в молекулярном виде
cdso4 + 2н2о = cd + h2↑ + н2so4 + о2↑
поскольку на катоде одновременно протекают два процесса – восстановление ионов cd(2+) и восстановление ионов водорода h(+), то суммарное количество электричества, затраченное на восстановление ионов кадмия и водорода, будет равно количеству электричества, прошедшего через электролит.
чтобы найти выход по току для кадмия найдем выход по току для водорода.
эквивалентный объем водорода найдем как эквивалентный объем двухатомного газа при н. у.
vэкв (н2) = vm/(2*z(н2)) = 22,4/(2*1) = 11,2 л
vm = 22,4 л/моль – молярный объем при н. у.
z(н2) = 1 – число связей в молекуле н2
по первому закону фарадея найдем количество электричества, затраченное на восстановление водорода объемом 11,2 мл.
Галогены являются сильными окислителями, непосредственно взаимодействуют почти со всеми металлами и неметаллами, за исключением кислорода, углерода, азота и благородных газов. Связь в галогенидах щелочных и щелочноземельных металлов ионная, в остальных - ковалентная.
Галогены образуют двухатомные непрочные молекулы. Легкость распада молекул галогенов на атомы - одна из причин их высокой химической активности.
В свободном состоянии галогены состоят из двухатомных молекул: F2, Cl2, Br2, I2. Астат - радиоактивный элемент и может быть получен только искусственным путем.
От фтора к иоду изменяются физические свойства галогенов: растет плотность, увеличиваются размеры атомов, повышаются температуры кипения и плавления.
С увеличением порядкового номера окислительная галогенов в свободном состоянии падает. Поэтому каждый предыдущий галоген вытесняет последующий из его соединений с металлами и водородом, например:
2КСl + F2 = 2КF + Cl2
Фтор - самый активный неметалл. Он проявляет только одну степень окисления -1, непосредственно реагирует почти со всеми металлами (даже с золотом и платиной) , а также с неметаллами. Раствор фтороводорода в воде называют плавиковой кислотой, а ее соли называются фторидами. Химическим путем фтор получить невозможно, поэтому используется исключительно электролиз.
δt = 1 ч = 3600 с
i = 0,268 a
v(h2) = 11,2 мл = 11,2*10^(-3) л
f = 965480 кл/моль
сульфат кадмия cdso4 – соль, образованная слабым основанием cd(oh)2 и сильной кислотой h2so4 которая в водном растворе гидролизуется по катиону.
2cdso4 + 2н2о = (cdoh)2so4 + h2so4
cd (2+) + н2о = cdoh(+) + н (+) (ph < 7 – среда кислая)
анодный процесс
при электролизе растворов солей, содержащих в своем составе сульфат-ион so4(2-) на аноде происходит окисление воды с выделением свободного кислорода.
анод (+) 2н2о – 4е = 4н (+) + о2↑ (рн < 7)
катодный процесс.
поскольку кадмий в ряду напряжений стоит после алюминия и до водорода, то на катоде одновременно будут протекать два процесса – восстановление ионов cd(2+) и восстановление ионов водорода н (+) (поскольку среда кислая)
cd(2+) + 2e = cd↓
2h(+) + 2e = h2↑
суммарная реакция на катоде
катод cd(2+) + 2h(+) + 4e = cd + h2↑
тогда процессы окисления – восстановления, протекающие при электролизе раствора сульфата кадмия cdso4
2н2о – 4е = 4н (+) + о2↑ | 1 - окисление
cd(2+) + 2h(+) + 4e = cd + h2↑ | 1 – восстановление
суммарно
cd(2+) + 2h(+) + 2н2о = cd + h2↑ + 4н (+) + о2↑
после подобных
cd(2+) + 2н2о = cd + h2↑ + 2н (+) + о2↑
уравнение реакции в молекулярном виде
cdso4 + 2н2о = cd + h2↑ + н2so4 + о2↑
поскольку на катоде одновременно протекают два процесса – восстановление ионов cd(2+) и восстановление ионов водорода h(+), то суммарное количество электричества, затраченное на восстановление ионов кадмия и водорода, будет равно количеству электричества, прошедшего через электролит.
чтобы найти выход по току для кадмия найдем выход по току для водорода.
эквивалентный объем водорода найдем как эквивалентный объем двухатомного газа при н. у.
vэкв (н2) = vm/(2*z(н2)) = 22,4/(2*1) = 11,2 л
vm = 22,4 л/моль – молярный объем при н. у.
z(н2) = 1 – число связей в молекуле н2
по первому закону фарадея найдем количество электричества, затраченное на восстановление водорода объемом 11,2 мл.
v(h2) = vэкв (н2)*q(h2)/f
q(h2) = v(h2)*f/vэкв (н2) = 11,2*10^(-3)*96480/11,2 = 96,48 кл
суммарное количество электричества, прошедшее через электролит.
q = i*δt = 0,268*3600 = 964,8 кл
количество электричества, затраченное на восстановление ионов кадмия.
q(cd) = q – q(h2) = 964,8 – 96,48 = 868,32 кл
выход по току для кадмия
η(cd) = [q(cd)/q]*100% = [868,32/964,8]*100% = 90%