Електрохимия; Задачи на OKTV; Група за таланти VeBio
5/o-1 (2.2.2008 г.)
Към 10,0 cm 3 порция разтвор на мравчена киселина се добавят 20 cm 3 20% сярна киселина и 2 g KBr. Мравчената киселина се разлага с елементарен бром, който се получава чрез електролиза на разтвора. За да разложим общото количество мравчена киселина, трябва да електролизираме при ток 3,00 за 83,7 секунди.
а) Напишете уравнението на протичащите процеси!
б) Какво е рН на изходния разтвор на мравчена киселина (преди добавянето на сярна киселина)?
Ks [HCOOH] = 1,78 · 10 -4 mol/dm 3; F = 96500 C/mol
5/о-2 (2.2.2008 г.)
Използването на никел като защитно или декоративно покритие върху голямо разнообразие от предмети е много често. Най-простият начин за нанасяне на никеловия слой е свързването на метала, който трябва да бъде покрит като катод, в електролизна клетка и електролитът е воден разтвор на никеловата сол. Тази операция е галванопластика.
Съществува обаче и актуална версия на отлагането на никелов слой, която, макар и по-скъпа от конвенционалната галванопластика, е конкурентна, тъй като обект с фини детайли трябва да бъде покрит и е от съществено значение за определени материали (например пластмаси).
Същността на процеса е да се потопи обектът, който трябва да бъде покрит, във воден разтвор на NiCl2 или NiSO4 и след това да се добави силен редуциращ агент. Никеловите йони се редуцират до елементарен никел, който, ако условията са точно избрани, ги отлага в равномерен слой върху повърхността на обекта. Най-добрият доказан редуциращ агент е натриевият хипофосфит (NaH2PO2), сол на моновалентна киселина, наречена хипофосфорна киселина.
Хипофосфатирането е киселинно или в неутрална среда съгласно следното уравнение на реакцията, което трябва да бъде изпълнено:
H2PO 2– + H2O → HPO3 2– + H3O + + e–
а) Начертайте структурната формула на молекулата на хипофосфорната киселина!
б) Защо не е приложим за поцинковане на повърхността на пластмасите с никел?
в) Напишете уравнението на реакцията по време на безелектрично разделяне на никел!
Обект с обща повърхност 240 cm 2 трябва да бъде лишен от никел с дебелина 30 μm (1 μm = 10 –6 m).
г) Изчислете теоретичната цена на гореспоменатото отлагане на никелов слой за електролиза и в случая с безсилния метод! Електролизата се извършва при 3,0 V.
1 кг NiSO4 · 7 H2O цена 23400 HUF
Цената на 1 кг NaH2PO2 · H2O е 16000 HUF
Цената на 1 kWh електроенергия е 38 HUF
и W = U · I · t
5/o-3 (26.2.2011 г.)
Не е лесно окисляването на първичните алкохоли да образуват само съответния алдехид. Един подходящ метод е електролизата в неводна среда.
За да се извърши окисляването, 100 cm 3 електролизна клетка (клетка I) се зарежда с 80 cm 3 от 9: 1 смес от метанол и оцетна киселина, претеглена с 2,44 g (4-метилфенил) метанол и 0,44 g NaBF4 et (тази нереактивна сол не участва в електродни реакции). Друга 100 cm 3 клетка (клетка II) се зарежда с 80.0 cm 3 от 1,00 mol/dm 3 воден разтвор на KI. Двете клетки са свързани последователно и през тях се преминава ток. В края на електролизата II. От разтвора в клетката се вземат 5,00 cm 3 и утаеният йод се титрува с 0,300 mol/dm 3 разтвор на натриев тиосулфат: загубата е 11,2 cm 3. (Промяната в обема на разтвора по време на електролиза е незначителна.)
а) Запишете приложение II. уравнението на електродните процеси, протичащи в клетката!
б) Напишете уравнението за титруване!
в) Колко заряд е преминал през клетките, ако II. в клетката 100% от преминалия заряд е посветен на окислението на йодида?
В клетка I се образува пара-метилбензалдехид. След завършване на електролизата към реакционната смес се добавя вода, органичните вещества се разтварят в диетилов етер и останалите изходни вещества и продуктът се отделят от сместа чрез дестилация. Количеството пара-метилбензалдехид е 2,06 g.
г) Каква е ролята на NaBF4 в клетката?
д) Напишете уравнението на анодната реакция в клетка I.!
е) Какъв е процентният добив на пара-метилбензалдехид?
ж) Какъв процент от тока е използван за окисляването на (4-метилфенил) метанол в клетка I, като се приеме, че нямаме загуба по време на изолирането на продукта?