I=1,8 A ∆t=40 мин=2400 с Электролиз раствора Соль CuSO4 образована слабым основанием Cu (OH) 2 и сильной кислотой H2SO4. В водном растворе сульфат меди (II) подвергнется гидролизу. CuSO4+H2O=CuOH (+)+HSO4 (-) Cu (2+)+H2O=CuOH (+)+H (+) (рН < 7 – кислая среда) Анодный процесс. При электролизе на угольном электроде растворов, содержащих в своем составе анион SO4 (2-), на аноде происходит электрохимическое окисление воды с выделением свободного кислорода. Анод (+) 2Н2О – 4 е=4Н (+)+ О2↑ (рН < 7) Катодный процесс. Поскольку медь в электрохимическом ряду напряжений стоит после водорода, то на катоде будет происходить восстановление ионов Cu (2+) Катод (-) Cu (2+)+2e=Cu↓ Тогда процессы окисления – восстановления, протекающие при электролизе раствора сульфата меди. Анод (+) 2Н2О – 4 е=4Н (+)+ О2↑ | 1 — окисление Катод (-) Cu (2+)+2e=Cu↓ | 2 – восстановление Суммарно 2Cu (2+)+2Н2О=2Cu↓+4Н (+)+ О2↑ Итак, в результате электролиза раствора сульфата меди на аноде выделяется молекулярный кислород, а на катоде осаждается медь. Кроме того, у анода образуется раствор H2SO4. Тогда суммарное уравнение электролиза сульфата меди в растворе. 2CuSO4+2H2O=2Cu↓+2H2SO4+ О2↑ Электролиз расплава Электролиз расплава сульфата меди отличается от электролиза раствора сульфата меди процессами окисления, протекающими на аноде. Анодный процесс. При электролизе на угольном электроде расплавов, содержащих в своем составе анион SO4 (2-), на аноде происходит электрохимическое окисление аниона SO4 (2-) с выделением свободного кислорода. Анод (+) 2SO4 (2-) – 4 е=2SO3↑+ О2↑ Катодный процесс. На катоде будет происходить восстановление ионов Cu (2+) Катод (-) Cu (2+)+2e=Cu↓ Тогда процессы окисления – восстановления, протекающие при электролизе расплава сульфата меди. Анод (+) 2SO4 (2-) – 4 е=2SO3↑+ О2↑ | 1 — окисление Катод (-) Cu (2+)+2e=Cu↓ | 2 – восстановление Суммарно 2Cu (2+)+2SO4 (2-)=2Cu↓+2SO3↑+ О2↑ Итак, в результате электролиза расплава сульфата меди на аноде выделяется молекулярный кислород О2 и оксид серы (IV) SO3, а на катоде осаждается медь. Тогда суммарное уравнение электролиза расплава сульфата меди. 2CuSO4=2Cu↓+2SO3↑+ О2↑ Эквивалентная масса меди Mэкв (Cu)=M (Cu) /z (Cu)=64/2=32 грамм-экв/моль z (Cu)=2 – валентность меди в сульфате меди CuSO4. Масса выделившейся на катоде меди по первому закону Фарадея. m (Cu)=Mэкв (Cu)*I*∆t/F=32*1,8*2400/96500=1,4325 г F=96500 Кл/моль – постоянная Фарадея В условии задачи упоминался выход по току, однако процент выхода по току не указан. Пусть выход по току равен η=Х%, тогда масса выделившейся меди при Х% выходе по току. m (Cu) факт.=[m (Cu)*η]/100%=[m (Cu)*X]/100%
