Wzór substancji, jeżeli elektroliza zachodzi z wydzieleniem

lorakesz
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 669
Rejestracja: 25 mar 2008, o 15:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Wysokie Mazowieckie
Podziękował: 5 razy
Pomógł: 198 razy

Wzór substancji, jeżeli elektroliza zachodzi z wydzieleniem

Post autor: lorakesz »

Zadanie 1.
Wiedząc, że w procesie elektrolizy wykorzystano elektrody platynowe, podaj wzór chemiczny substancji i warunki, gdy elektroliza zachodzi z wydzieleniem:
a) glinu na katodzie, tlenu na anodzie,
b) miedzi na katodzie, tlenu na anodzie,
c) wodoru na katodzie, tlenu na anodzie,
d) wodoru na katodzie, chloru na anodzie i elektrolit stał się zasadowy.
Zadanie 2.
Określ jak zmieni się pH w pobliżu katody i anody podczas elektrolizy wodnego roztworu \(\displaystyle{ Ca(NO_3)_2}\).
Zadanie 3.
Napisz reakcje elektronowe elektrolitycznego rozkładu wody.

Moje odpowiedzi:

Zadanie 1.
a)
\(\displaystyle{ 2Al_2O_3 \stackrel{temp.}{\rightarrow} 4Al^{3+}+6O^{2-}\\
K(-): 4Al^{3+} + 12e^- \rightarrow 4Al\\
A(+): 6O^{2-} \rightarrow 3O_2+12e^-\\
2Al_2O +4Al^{3+} + 12e^-+6O^{2-} \rightarrow 4Al^{3+}+6O^{2-} + 4Al + 3O_2+12e^-\\
2Al_2O_3 \stackrel{termoelektroliza}{\rightarrow} 4Al + 3O_2\uparrow}\)

b)
\(\displaystyle{ 2CuSO_4 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} 2Cu^{2+}+2SO_4^{2-}\\
K(-): 2Cu^{2+}+4e^- \rightarrow 2Cu\\
A(+): 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
2CuSO_4+2Cu^{2+}+4e^-+2H_2O \rightarrow 2Cu^{2+}+2SO_4^{2-} + 2Cu + O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
2CuSO_4 + 2H_2O\stackrel{elektr.}{\rightarrow} 2Cu + O_2\uparrow + 4H^+ +2SO_4^{2-}\\}\)

c)
\(\displaystyle{ MgSO_4 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} Mg^{2+} + SO_4^{2-}\\
K(-): 2H_2O + 4e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-\\
A(+): 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
MgSO_4 + 2H_2O + 2H_2O \rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-}+H_2 + 2OH^-+O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
2H_2O \stackrel{elektr.}{\rightarrow} H_2 \uparrow+ O_2\uparrow +2H^+}\)

d)
\(\displaystyle{ 2CaCl_2 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} 2Ca^{2+}+4Cl^-\\
K(-): 2H_2O + 4e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-\\
A(+): 4Cl^- \rightarrow 2Cl_2 + 4e^-\\
2CaCl_2 + 4Cl^- + 2H_2O \rightarrow 2Ca^{2+}+4Cl^- + 2Cl_2 + H_2 + 2OH^-\\
2CaCl_2 + 2H_2O \stackrel{elektr.}{\rightarrow} 2Ca^{2+} + 2Cl_2\uparrow + H_2\uparrow+2OH^-}\)


Zadanie 2.
\(\displaystyle{ Ca(NO_3)_2 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} Ca^{2+} + 2NO_3^-\\
K(-): 2H_2O + 4e^- \rightarrow H_2 +2OH^-\\
A(+): 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
Ca(NO_3)_2 +2 H_2O + 4e^- + 2H_2O\rightarrow Ca^{2+} + 2NO_3^- + H_2 +2OH^- + O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
2H_2O \stackrel{elektr.}{\rightarrow} O_2\uparrow + H_2\uparrow + 2H^+}\)

Odczyn kwasowy

Zadanie 3.
\(\displaystyle{ 2H_2O + 4e^- \rightarrow H_2 +2OH^-\\
2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\}\)


Co jest źle?:) A źle podobno jest dużo.
Awatar użytkownika
Inkwizytor
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4105
Rejestracja: 16 maja 2009, o 15:08
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Poznań
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 428 razy

Wzór substancji, jeżeli elektroliza zachodzi z wydzieleniem

Post autor: Inkwizytor »

Zacznijmy tego błędu bo przewija się wszędzie:
\(\displaystyle{ 2H_2O \stackrel{elektr.}{\rightarrow} O_2\uparrow + H_2\uparrow + 2H^+}\)
sprawdź ładunek po lewej i prawej stronie. Nie zgadza się.
Konsekwencją jest bład w zadaniu 3:
\(\displaystyle{ 2H_2O + 4e^- \rightarrow H_2 +2OH^-\\
2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\}\)

sumaryczny bilans ładunku z tych dwóch połówek się nie zgadza.

W 1c) i 1d) wziąłbym sód bo nie wiem jakie rozpatrujemy stężenia tych roztworów, a jak stężenie OH- się podniesie to mogłyby się te wodorotlenki wapnia i magnezu wytrącać, a przy elektrolizie soli sodu na pewno wydziela sie wodór (no i łatwiej sie bilansuje) ale to nie jest błąd.

W zadaniu 2. Skoro rozkłada się woda to ilość H+ i OH- nie może się zmieniać, więc odczyn nie powinien się zmienić*). Błąd w reakcjach połówkowych zwróć uwagę na niezgodność bilansu ładunków.

*) - pomijam kwestię tego, że roztwór azotanu(V) wapnia jest bardzo lekko kwaśny sam z siebie, ale to możemy pominąć.

W 1a) da się również wymyślić sól glinu, której roztwór daje tlen na anodzie, ale pomysł ze stopioną solą w tym przypadku też jest dobry.

Z uwagi na późną porę reakcji z resztami kwasowymi (z wydzieleniem tlenu) nie sprawdzałem bo zakładam że dobrze je przepisałeś z tablic w dziale elektrochemii i szeregu napięciowego.
lorakesz
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 669
Rejestracja: 25 mar 2008, o 15:12
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Wysokie Mazowieckie
Podziękował: 5 razy
Pomógł: 198 razy

Wzór substancji, jeżeli elektroliza zachodzi z wydzieleniem

Post autor: lorakesz »

Zadanie 1.
a)
\(\displaystyle{ 2Al_2O_3 \stackrel{temp.}{\rightarrow} 4Al^{3+}+6O^{2-}\\
K(-): 4Al^{3+} + 12e^- \rightarrow 4Al\\
A(+): 6O^{2-} \rightarrow 3O_2+12e^-\\
2Al_2O +4Al^{3+} + 12e^-+6O^{2-} \rightarrow 4Al^{3+}+6O^{2-} + 4Al + 3O_2+12e^-\\
2Al_2O_3 \stackrel{termoelektroliza}{\rightarrow} 4Al + 3O_2\uparrow}\)

b)
\(\displaystyle{ 2CuSO_4 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} 2Cu^{2+}+2SO_4^{2-}\\
K(-): 2Cu^{2+}+4e^- \rightarrow 2Cu\\
A(+): 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
2CuSO_4+2Cu^{2+}+4e^-+2H_2O \rightarrow 2Cu^{2+}+2SO_4^{2-} + 2Cu + O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
2CuSO_4 + 2H_2O\stackrel{elektr.}{\rightarrow} 2Cu + O_2\uparrow + 4H^+ +2SO_4^{2-}\\}\)

c)
\(\displaystyle{ MgSO_4 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} Mg^{2+} + SO_4^{2-}\\
K(-): 4H_2O + 4e^- \rightarrow 2H_2 + 4OH^-\\
A(+): 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
MgSO_4 + 4H_2O + 4e^- + 2H_2O\rightarrow Mg^{2+} + SO_4^{2-}+2H_2 + 4OH^-+O_2 + 4H^+ + 4e^-\\
2H_2O \stackrel{elektr.}{\rightarrow}2H_2\uparrow + O_2\uparrow}\)

d)
\(\displaystyle{ CaCl_2 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} Ca^{2+}+2Cl^-\\
K(-): 2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-\\
A(+): 2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-\\
CaCl_2 +2H_2O + 2e^- + 2Cl^- \rightarrow Ca^{2+}+2Cl^-+H_2 + 2OH^-+Cl_2 + 2e^-\\
CaCl_2 +2H_2O \stackrel{elektr.}{\rightarrow} Ca^{2+}+H_2\uparrow + 2OH^-+Cl_2\uparrow}\)


Zadanie 2.
\(\displaystyle{ Ca(NO_3)_2 \stackrel{H_2O}{\rightarrow} Ca^{2+} + 2NO_3^-\\
K(-): 4H_2O + 4e^- \rightarrow 2H_2 +4OH^-\\
A(+): 2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\}\)

Odczyn obojętny

Zadanie 3.
\(\displaystyle{ 2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 +2OH^-\\
2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-\\}\)


Gdzieś jeszcze są błędy? To jest poziom LO, uczę się tego nie chodząc na lekcje, więc mam problemy.
Awatar użytkownika
Inkwizytor
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 4105
Rejestracja: 16 maja 2009, o 15:08
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Poznań
Podziękował: 1 raz
Pomógł: 428 razy

Wzór substancji, jeżeli elektroliza zachodzi z wydzieleniem

Post autor: Inkwizytor »

Teraz wygląda w porządku. Przede wszystkim mozna to poznać po ostatniej sumarycznej reakcji po złożeniu połówek i skróceniu tych samych elementów po obu stronach.
W 2) i 3) dopisz takie reakcje jak te ostatnie w 1a)-d)
Jak o ciekawostkę możesz też dorzucić \(\displaystyle{ \downarrow}\) tam gdzie wydziela sie metal np.: \(\displaystyle{ Al \downarrow}\)
Reakcje z jonami i elektronami sa oczywiście trudniejsze do bilansu niż te w zapisie cząsteczkowym, ale za to łatwiej skontrolować czy wszystko ok. Bo oprócz ilośc poszczególnych pierwiatków, musi sie zgadzać ładunek.
ODPOWIEDZ