2 zadania z elektrolizy

[goldenka]

Zad 1
Dwa elektrolizery, z których pierwszy zawierał roztwór SnCl2, a drugi SnCl4, połączono równolegle i prowadzono elektrolizę tak długo, aż ze źródła prądu zasilającego wypłynął ładunek 4F. Na katodzie pierwszego elektrolizera wydzieliło się 0,5 mola cyny. Ile moli wydzieliło się na katodzie drugiego elektrolizera?

Zad2

Podczas elektrolizy wodnych roztworów soli kwasów karboksylowych na anodzie równocześnie z procesem wydzielania tlenu zachodzi reakcja:
2RCOO- - 2e → R-R + CO2
Ile wynosiła objętość etanu wydzielonego na anodzie podczas elektrolizy wodnego roztworu octanu sodu, jeśli na katodzie wydzieliło się równocześnie 22,4 dm� wodoru, a objętości produktów procesów zachodzących na anodzie i katodzie były równe?

Dziękuję z góry za odpowiedź.
Pozdrawiam

[liu]

1. Rownolegle polaczenie elektrolizerow oznacza tyle, ze pewien ladunek Q1 przeplynal przez elektrolizer z SnCl2, i pewien ladunek Q2 przeplynal przez elektrolizer z SnCl4. Do tego Q = Q1 + Q2, gdzie Q - calkowity ladunek, 4F (przypomnij sobie polaczenia rownolegle i szeregowe z lekcji fizyki:)).

Napiszmy sobie rownanie polowkowe dla pierwszego elektrolizera:

Sn(2+) +2e -> Sn(0)

Wynika stad, ze na wydzielenie 1 mola cyny metalicznej potrzeba ladunku 2F. Stad na wydzielenie 0,5 mola cyny metalicznej (wg tresci zadania) potrzeba Q1 = 1F. Poniewaz Q=Q1+Q2, to Q2 = Q - Q1 = 4F - 1F = 3F. Wiemy teraz, ze 3 faradaje przeplynely przez drugi elektrolizer. Napiszemy rownanie polowkowe:

Sn(4+) + 4e -> Sn(0)

Proporcja:
1 mol Sn - 4F
x moli Sn - 3F

x = 0,75 mola Sn.
Stad finalnie mozemy odpowiedziec, ze na katodzie drugiego elektrolizera wydzielilo sie 0,75 mola cyny.

Zadanie 2: Tutaj jest prosta bardzo sytuacja. Na katodzie wydzielilo sie 22,4L wodoru, wiec z tresci zadania suma objetosci wydzielonego etanu (etan to gaz tez przeciez) i wydzielonego dwutlenku wegla wynosi rowniez 22,4L. Z rownania reakcji wynika, ze stosunek molowy wydzielonych na anodzie gazow jest 1:1, wiec na anodzie wydzielilo sie po 11,2L dwutlenku wegla i etanu. Finalnie mozemy odpowiedziec, ze objetosc etanu wydzielonego na anodzie wynosi 11,2L.

[goldenka]

Witam,
Co do pierwszego zadania dziękuję za odpowiedź natomiast z drugim jest problem, gdyż odpowiedź jest nieprawidłowa. Tzn. wydaje mi się ze nie wziąłeś pod uwagę jeszcze tlenu który wydziela się na anodzie obok CO2 i C2H6 . Powinno wyjść 4,48 dm�. Może wiesz jak to zrobić?
Dzięki.

[liu]

O jejku, rzeczywiscie nie przeczytalem dokladnie tresci zadania:)
"Rownoczesnie z procesem wydzielania tlenu"

[goldenka]

ktoś wie jak to zrobić?

[Ambrose]

Okey, na anodzie zachodzą 2 reakcje:
\(\displaystyle{ 2 CH _{3}COO ^{-} - 2e \rightarrow C _{2}H _{6} + 2CO _{2}}\)
i
\(\displaystyle{ H _{2}O-2e \rightarrow \frac{1}{2}O _{2}+2H ^{+}}\)
Natomiast na katodzie, wydziela się wodór:
\(\displaystyle{ 2H _{2}O+2e \rightarrow H _{2}+2OH ^{-}}\)

wiemy również, że
\(\displaystyle{ V _{H _{2} }=V _{CO _{2} }+V _{etanu}+V _{O _{2} }=22,4dm ^{3}}\)

czyli, dla etanu i dwutlenku węgla można zapisać:
\(\displaystyle{ \begin{cases} 2F - 3 \cdot 22,4dm ^{3} \\ xF - y dm ^{3} \end{cases}}\)

a dla tlenu:
\(\displaystyle{ \begin{cases} 2F - \frac{1}{2} \cdot 22,4dm ^{3} \\ (2F-xF) - (22,4dm ^{3}-ydm ^{3}) \end{cases}}\)

wychodzi mi zatem układ równań:
\(\displaystyle{ \begin{cases} 67,2 \cdot xF = 2F \cdot ydm ^{3} \\ (2F-xF) \cdot 11,2dm ^{3} = (22,4dm ^{3}-ydm ^{3}) \cdot 2F \end{cases}}\)

ostatecznie:
\(\displaystyle{ 22,4F+56x=44,8F}\)
stąd
\(\displaystyle{ x=0,4F}\)

wracam do równania dla etanu i dwutlenku węgla:
\(\displaystyle{ \begin{cases} 2F - 67,2 dm ^{3} \\ 0,4F - y dm ^{3} \end{cases}}\)
stąd:
\(\displaystyle{ y =13,44dm ^{3}}\)
objętość y, jest to objętość mieszaniny etanu i dwutlenku węgla, których stosunek ma się do siebie jak 1:2, zatem objętość etanu:
\(\displaystyle{ V _{etanu}=4,48dm ^{3}}\)