Как вычислить электрохимический эквивалент серебра

Как вычислить электрохимический эквивалент серебра

1. Вычислите электрохимический эк¬вивалент серебра, если его валентность Z = 1, а молярная масса М =0,108 кг/моль. 2. При электролизе раствора медного купороса CuSO4 была совершена работа 7,2 МДж. Определите массу выделившейся меди, если напряжение на зажимах электролитической ванны 6 В. Электрохимический эквивалент меди 0,33*10-6 кг/Кл.

Ответ на этот вопрос дает следующий важный закон, также установленный Фарадеем на опыте (второй закон Фарадея): электрохимические эквиваленты различных веществ пропорциональны их молярным массам и обратно пропорциональны числам, выражающим их химическую валентность.

Для уяснения этого закона рассмотрим конкретный пример. Молярная масса серебра равна 0,1079 кг/моль, его валентность – 1. Молярная масса цинка равна 0,0654 кг/моль, его валентность – 2. Поэтому по второму закону Фарадея электрохимические эквиваленты серебра и цинка должны относиться, как

Согласно табл. 5, экспериментальные значения электрохимических эквивалентов равны кг/Кл для серебра и кг/Кл для цинка; их отношение равно , что согласуется со вторым законом Фарадея.

Если обозначить по-прежнему через [кг/Кл] электрохимический эквивалент вещества, через [кг/моль] – его молярную массу, а через – валентность , то второй закон Фарадея можно записать в виде

Здесь через обозначен коэффициент пропорциональности, который является универсальной постоянной, т. е. имеет одинаковое значение для всех веществ. Величина называется постоянной Фарадея. Ее значение, найденное экспериментально, равно

Некоторые элементы в разных соединениях обладают различной валентностью. Так, например, медь одновалентна в хлористой меди (СиСl), закиси меди () и еще в некоторых солях, и медь двухвалентна в хлорной меди (), окиси меди (СuО), медном купоросе () и еще в некоторых соединениях. При электролизе в растворе с одновалентной медью заряд 1 Кл всегда выделяет 0,6588 мг меди. При электролизе же в растворе с двухвалентной медью заряд 1 Кл выделяет всегда вдвое меньше меди, именно 0,3294 мг. Как мы видим, медь имеет два значения электрохимического эквивалента (табл. 5).

Читайте также:  Очистка серебра от налета

Отношение молярной массы какого-либо вещества к его валентности называют химическим эквивалентом данного вещества. Это отношение показывает, какая масса данного вещества необходима для замещения одного моля водорода в химических соединениях. У одновалентных веществ химический эквивалент численно равен молярной массе. Пользуясь этим понятием, можно выразить второй закон Фарадея следующим образом: электрохимические эквиваленты веществ пропорциональны их химическим эквивалентам.

Объединив формулы (65.1) и (66.1), можно выразить оба закона Фарадея в виде одной формулы:

где – масса вещества, выделяющегося при прохождении через электролит количества электричества . Эта формула имеет простой физический смысл. Положим в ней , т. е. возьмем массу одного химического эквивалента данного вещества. Тогда получим . Это значит, что постоянная Фарадея численно равна заряду , который необходимо пропустить через любой электролит, чтобы выделить на электродах вещество в количестве, равном одному химическому эквиваленту.

Источник

Как определить электрохимический эквивалент?

Читатель: По-моему, это чисто экспериментальная задача.

Автор: Да, если… нам не удастся вывести закон Фарадея чисто теоретически! Давайте попробуем.

Масса т выделившегося вещества равна произведению массы одного иона тi на число ионов Ni, осевших на электроде за время Dt:

Масса иона, как мы уже знаем, равна

, (2)

где m – молярная (или атомная) масса вещества, a NA – по­стоянная Авогадро, т. е. число ионов в одном моле. Число ионов, осевших на электроде,

, (3)

где Dq = IDt – заряд, протекший через раствор электролита за время Dt, qi – заряд иона, который равен произведению эле­ментарного заряда е на валентность п атома (или группы ато­мов), из которого образовался ион: qi = en.

При диссоциации молекул, состоящих из одновалентных ато­мов (п = 1), возникают однозарядные ионы. Например, при дис­социации молекулы бромида калия KВr возникают ионы K + и Вr – , а при диссоциации молекулы медного купороса CuSO4 полу­чаются два двухзарядных иона Сu 2+ и , так как атом меди и кислотный остаток в данном соединении двухвалентны (п = 2). Подставляя в формулу (1) выражения (2) и (3) и учитывая, что Dq = IDt и qi = en, получим

Читайте также:  Smarterra smartlife alcor серебро

.

. (22.3)

Сравнивая (22.3) с (22.1), нетрудно заметить, что

. (22.4)

Поскольку – масса иона, а еп = qi – заряд иона, то выражение для k примет вид:

, (22.5)

т.е. величина k – это отношение массы иона к его заряду.

Постоянная Фарадея

Произведение элементарного заряда (заряда электрона) е на постоянную Авогадро NА носит название постоянной Фарадея: F = eNA. Введя постоянную Фарадея в формулу (22.3), для массы вещества, выделившегося при электролизе наэлектроде, получим:

. (22.6)

Согласно этой формуле постоянная Фарадея F численно равна заряду, который надо пропустить через раствор элект­ролита, чтобы выделить на электроде один моль одновалент­ного вещества. Постоянная Фарадея, найденная из опыта, равна F = 9,65×10 4 Кл/моль. Для выделения на электроде одного моля п-валентного вещества через раствор электролита необходимо пропустить заряд, численно равный произведе­нию nF.

Сравнивая формулы (22.6) и (22.1), можно получить еще одну формулу для k:

. (22.7)

Источник

Как определить электрохимический эквивалент?

Читатель: По-моему, это чисто экспериментальная задача.

Автор: Да, если… нам не удастся вывести закон Фарадея чисто теоретически! Давайте попробуем.

Масса т выделившегося вещества равна произведению массы одного иона тi на число ионов Ni, осевших на электроде за время Dt:

Масса иона, как мы уже знаем, равна

, (2)

где m – молярная (или атомная) масса вещества, a NA – по­стоянная Авогадро, т. е. число ионов в одном моле. Число ионов, осевших на электроде,

, (3)

где Dq = IDt – заряд, протекший через раствор электролита за время Dt, qi – заряд иона, который равен произведению эле­ментарного заряда е на валентность п атома (или группы ато­мов), из которого образовался ион: qi = en.

При диссоциации молекул, состоящих из одновалентных ато­мов (п = 1), возникают однозарядные ионы. Например, при дис­социации молекулы бромида калия KВr возникают ионы K + и Вr – , а при диссоциации молекулы медного купороса CuSO4 полу­чаются два двухзарядных иона Сu 2+ и , так как атом меди и кислотный остаток в данном соединении двухвалентны (п = 2). Подставляя в формулу (1) выражения (2) и (3) и учитывая, что Dq = IDt и qi = en, получим

Читайте также:  Набор монет футбол серебро

.

. (22.3)

Сравнивая (22.3) с (22.1), нетрудно заметить, что

. (22.4)

Поскольку – масса иона, а еп = qi – заряд иона, то выражение для k примет вид:

, (22.5)

т.е. величина k – это отношение массы иона к его заряду.

Постоянная Фарадея

Произведение элементарного заряда (заряда электрона) е на постоянную Авогадро NА носит название постоянной Фарадея: F = eNA. Введя постоянную Фарадея в формулу (22.3), для массы вещества, выделившегося при электролизе наэлектроде, получим:

. (22.6)

Согласно этой формуле постоянная Фарадея F численно равна заряду, который надо пропустить через раствор элект­ролита, чтобы выделить на электроде один моль одновалент­ного вещества. Постоянная Фарадея, найденная из опыта, равна F = 9,65×10 4 Кл/моль. Для выделения на электроде одного моля п-валентного вещества через раствор электролита необходимо пропустить заряд, численно равный произведе­нию nF.

Сравнивая формулы (22.6) и (22.1), можно получить еще одну формулу для k:

. (22.7)

Источник

Adblock
detector