за какое время на катоде выделится 5г серебра во время электролиза раствора нитрата серебра если сила тока составляет 3А, а выход серебра по току 70%

I = 3 A

t = 50 мин = 3000 с

m(Ag)факт = 9,6 г

Поскольку соль AgNO3 образована слабым основанием и сильной кислотой, а материал анода не оговорен, то будем считать, что имеем электролиз с инертным анодом в кислой среде.

Анодный процесс

На аноде могут протекать два процесса – электрохимическое окисление воды с выделением кислорода и окисление аниона. Однако, поскольку в растворе находятся анионы NO3^(-), в которых азот имеет высшую степень окисления, то дальнейшее окисление аниона невозможно. Следовательно, в растворе будет протекать электрохимическое окисление воды.

Анод (+) 2Н2О – 4е = О2↑ + 4Н (+) (рН ≤ 7)

Катодный процесс

На катоде могут протекать два процесса – восстановление ионов Ag(+) и восстановление ионов водорода Н (+).

2Н (+) + 2е = Н2 (pH < 7); Еo восст = – 0,41 В

Ag(+) + e = Ag; Еo восст = + 0,799 В (при инертном аноде)

Поскольку электродный потенциал восстановления ионов серебра Ag (+) больше, чем электродный потенциал восстановления ионов водорода, то на катоде будут восстанавливаться ионы серебра Ag (+).

Катод (-)Ag(+) + e = Ag

Схема электролиза

Катод (-)Ag(+) + e = Ag | 4 - восстановление

Анод (+) 2Н2О – 4е = О2 + 4Н (+) | 1 – окисление

Ионное уравнение окислительно-восстановительной реакции.

4Ag(+) + 2Н2О = 4Ag + О2↑ + 4Н (+)

Молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции.

4AgNO3 + 2Н2О = 4Ag↓ + О2↑ + 4НNO3

Электрохимический эквивалент серебра

k(Ag) = M(Ag)/(z(Ag)*F) = 108/(1* 96500) = 11,2*10^(-4) г/Кл

M(Ag) = 108 г/моль – молярная масса серебра

z(Ag) = 1 – число принимаемых ионом серебра Ag(+) электронов, равное валентности серебра

F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея

Заряд, прошедший через электролит

q = I*t = 3*3000 = 9000 Кл

По первому закону Фарадея теоретическая масса выделившегося серебра

m(Ag)теор = q*k(Ag) = 9000*11,2*10^(-4) = 10,08 г

Выход серебра

q = [m(Ag)факт/m(Ag)теор] *100% = [9,6/10,08]*100% = 95,2%