7.1.1 Faradayův zákon
Při elektrolýze síranu chromitého byl do série k elektrolyzéru
s inertními elektrodami zapojen ampérmetr a coulometr na stříbro.
Během elektrolýzy, která trvala 26 minut, se v coulometru na
stříbro vyloučilo 2,1 g stříbra. Ampérmetr ukazoval 1,15 A.
a) Zjistěte, je-li údaj ampérmetru správný.
b)
Vypočítejte, kolik gramů chromu se vyloučí na katodě
elektrolyzéru.
c) Jaký objem plynu se vyvine na anodě
elektrolyzéru (měřeno při teplotě 24,1 °C a tlaku 96,5 kPa?
d) Kolik molů síranu chromitého se za uvedenou dobu rozloží?
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
Výsledek
I = 1,204 A mCr = 0,337 g
V = 0,125 dm3 nCr2(SO4)3 = 3,244.10−3 mol
Řešení
a) Proud procházející obvodem vypočteme z hmotnosti stříbra, vyloučeného v coulometru na stříbro. Pro elektrolýzu iontu s nábojem zi platí Faradayův zákon (7.3)
kde I je proud procházející obvodem (A), τ je čas (s), zi počet elementárních nábojů kationtu K nebo aniontu A elektrolyzované soli, m hmotnost vyloučeného stříbra (g), M jeho molární hmotnost (g mol−1) a F je Faradayův náboj (96485 C mol−1). Pro vylučování iontu Ag+ platí
Údaj ampérmetru, Ia = 1,15 A, není tedy přesný; od správné hodnoty 1,204 A se liší o 4,5 %.
b) Pro vylučování Cr3+ (zK = 3) platí
c) Na anodě se vybíjejí ionty SO42−, které dále reagují s vodou podle rovnice
Po 26 minutách se vyloučí
Ze stechiometrie reakce plyne
d) Látkové množství Cr2(SO4)3, které se rozloží, je rovněž dáno Faradayovým zákonem:
