zadanie z elektrochemii.

[+akreiksi+]

W wyniku elektrolizy wodnego roztworu substancji X na katodzie i anodzie wydzieliły się gazy w stosunku objętościowym 1:1 , pH przed elektrolizą wynosiło 7 , a po elektrolizie pH7.
a) substancją X może być:
b)Jaki ładunek przepłynął przez elektrolizer jeśli wydzieliło się 448 cm3 gazów odmierzonych w warunkach normalnych ? (F=96500C)
c)wyjaśnij zmianę pH po elektrolizie.

[Giardia Lamblia]

Skoro pH wzrosło z obojętnego, to musiało dojść do powstania jonów wodorotlenkowych w wyniku redukcji wody. Skąd to wiemy? W cząsteczce wody są atomy wodoru na I stopniu utlenienia oraz tlen na -II stopniu utlenienia (i tak mu zostaje po reakcji). Jedyne co może zmienić swój stopień utlenienia to wodór (bo tlen nie zmienia, ma zostać nam w roztworze jako jon OH^-) więc wydziela nam się na katodzie wodór (katoda, bo redukcja).

K(-): 2H₂O + 2 e^- H₂↑ + 2OH^-

Również informacja o pH mówi nam o tym, że najprawdopodobniej mieliśmy do czynienia z jakąś solą obojętną (pochodzącą od słabej zasady+słabego kwasu lub mocnej zasady+mocnego kwasu). Na anodzie może nam się wydzielić gaz pochodzący od reszty kwasowej (słabego lub mocnego kwasu). Pierwsze co powinno w takim wypadku wpaść na myśl to chlor.

A(+): 2Cl^- Cl₂↑ + 2e^-

Co było więc naszym metalem pochodzącym od mocnej zasady (bo słaba odpadła, użyliśmy reszty mocnego kwasu)? Coś, co w szeregu elektrochemicznym będzie ponad glinem (bo na katodzie mogą się redukować jedynie metale będące za glinem). Na przykład sód.

a) NaCl
c) Wynika to z powyższych równań reakcji i rozważań

b) m = k * Q
Stosunek molowy wydzielanych gazów (tj. wodoru do chloru) wynosi 1:1 (po zestawieniu powyższych równań reakcji tak, żeby ładunki się zgadzały), wiec w 448cm³ było po 224cm³ wodoru i chloru. Możemy to policzyć na przykład dla chloru:

224cm³ w warunkach normalnych to 0.01 mol
0.01 mol chloru cząsteczkowego waży 0.71g
z = 2 (z równania reakcji widzimy, że na 1 mol powstającego chloru cząsteczkowego zużywane jest 2 mol elektronów)

Ładunek ten jest wspólny dla obydwu reakcji, dlatego nic więcej z nim nie robimy.