При электролизе Pb(NO3)2 током 2.5 А за 2,5 часа выделяется 9,6 г свинца. Рассчитайте выход по току. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза водного раствора Sn(NO3)2: а) с угольным анодом; б) со оловянным анодом.

Кр=2,5; [NО]исх = 0,3 моль/л

Объяснение:

Вспомним:

Константа хим. равновесия — величина, определяющая для данной реакции соотношение между термодинамическими активностями.

То есть для одностадийной обратимой реакции

aA+bB ‹—› cC + dD

при равновесии выражение для скоростей прямой V1 и обратной реакций V2  имеют вид:

V1 = k1 * [A]^a * [B]^b,

V1 = k1 * [A]^a * [B]^b,V2 = k2 * [C]^c * [D]^d,

где [А], [В], [С], [D] — равновесные молярные концентрации веществ;

а, b, c, d — соответствующие коэффициенты;

k1, k2 — коэффициенты пропорциональности, называемые константами скоростей.

Из условия V1 = V2 получаем, что:

k1 * [A]^a * [B]^b = k2 * [C]^c * [D]^d.

Отсюда получаем выражение для константы химического равновесия Кр:

Кр = k1 / k2 = ( [C]^c * [D]^d ) / ( [A]^a * [B]^b).

2NO + O2 ‹—› 2NO2

[NO] = 0,2; [O2] = 0,1; [NO2] = 0,1 моль /л.

Кр = [NO2]² / ( [NO] ² * [O2]¹ )=

= 0,1² / (0,2²*0,1) = 2,5

Найдём первоначальную концентрацию окиси азота (NO):

x моль.                         0,1 моль

  2NO.   + O2 ‹—› 2NO2

2 моль.                           2 моль

То есть х / 2 = 0,1 / 2,

х = (0,1/2)*2=0,1 моль

Следовательно, 0,1 моль преобразовалось в NO2.

[NO2]исх = 0,2 + 0,1 = 0,3 моль / л

NaNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → NaNO₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Запишем электронно-ионный баланс: (Среда кислая)

NO₂⁻ + H₂O - 2e⁻ → NO₃⁻ + 2H⁺     | 2 |       | 5 | - окисление-восстановитель

                                                              | 10 |

MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O | 5 |      | 2 | - восстановление-окислитель

Складываем их:

5NO₂⁻ + 2MnO₄⁻ + 5H₂O + 16H⁺ → 5NO₃⁻ + 2Mn²⁺ + 10H⁺ + 8H₂O

Сокращаем одноимённые частицы в левой и правой частях уравнения:

5NO₂⁻ + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ →  5NO₃⁻ + 2Mn₂⁺ + 3H₂O

Добавляем в обе части уравнения одинаковое число против ионов (Na⁺, K⁺, SO₄²⁻):

5Na⁺ + 5NO₂⁻ + 2K⁺ + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ + 3SO₄²⁻ → 5Na⁺ + 5NO₃⁻ + 2Mn²⁺ + 3SO₄²⁻ + 2K⁺ + 3H₂O

Тогда искомое уравнение в молекулярном виде будет так:

5NaNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5NaNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O