Elektroliz. Suyuqlanmalar va eritmalarning elektrolizi

Elektroliz.
Suyuqlanmalar va eritmalarning elektrolizi

Elektrolitning suyuqlanmasi yoki eritmasi orqali elektr toki oʻtganda elektrodlarda sodir boʻladigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni elektroliz deyiladi. Elektrolizning mohiyati elektr energiyasi hisobiga katodda qaytarilish va anodda oksidlanish reaksiyalarining amalga oshishidan iborat:

Elektrolizni oʻtkazish uchun elektrodlar elektrolitning suyuqlanmasi yoki eritmasiga botiriladi va oʻzgarmas tok manbaiga ulanadi.
Elektrolizni amalga oshirish uchun maxsus elektrolizyor yoki elektrolitik vanna deb nomlanadigan idish elektrolit eritmasi yoki suyuqlanmasi bilan toʻldiriladi va unga ikkita (tok oʻtkazadigan) plastinka tushiriladi.
Elektrodlarning materiali elektrolitga va elektroliz mahsulotlariga nisbatan inert boʻlishi lozim.
Musbat qutbga ulangan elektrodga –anod, manfiy qutbga ulangan elektrodga –katod deyiladi.

Sulfat kislota va natriy gidroksid suyuqlanmalarining elektroliz sxemasi
Anodda anionlar elektronlarini beradi va neytral atomga yoki molekulalarga aylanadi:

Katodda kationlar elektronlar biriktirib olib, neytral atomlarga yoki molekulalarga aylanadi:

Elektronlarini berish jarayoni oksidlanish, qabul qilish jarayoni qaytarilish deb atalgani uchun eritmadan yoki suyuqlanmadan elektr toki oʻtganda:
-anodda anionlarning ( yoki suv molekulasining oksidlanishi
-katodda kationlarning yoki suv molekulasining qaytarilish jarayoni sodir boʻladi.
Masalalar
1. 1,75g noma’lum metall olish uchun eritmadan 1,8A tok 1,5 soat davomidaoʻtkazildi. Metallning ekvivalentini aniqlang.
Yechish: Faradeyning birlashgan tenglamasidan foydalanamiz.

2. Metall xlorid suyuqlanmasi elektroliz qilinganda 0,896 l Cl₂ (n.sh.da) va 3,12 g metall hosil boʻlgan. Metallning ekvivalentini aniqlang. J: 39.
3. 4 A tok 40 minut davomida eritma orqali oʻtkazilganda katodda 9,084g metall ajralib chiqqan boʻlsa, metallning ekvivalentligini aniqlang.
J: 91,3 g.
4. CuSO₄ eritmasi orqali 1,2 A tok kuchiga ega boʻlgan elektr toki 40 minut davomida oʻtkazilganda katodda necha gramm mis ajralib chiqadi?
Yechish: Faradeyning birlashgan tenglamasiga berilgan qiymatlarni qoʻyamiz.
t = 40 min = 60∙40 = 2400 sek
Cu
5. Katodda 0,27 g Ag ajralib chiqishi uchun kumush nitrat eritmasi orqali 0,5 A tok necha minut davomida oʻtishi kerak?
Yechish: Faradeyning birlashgan tenglamasidan foydalanamiz.

6. Katodda 0,5 g Ni chiqishi uchun NiSO₄ eritmasi orqali 25 minut davomida qancha tok oʻtkazish kerak?
Yechish:
7. 10 l (ρ = 1,06) 7,4 % li KOH eritmasi orqali 2 sutka davomida elektr toki oʻtkazildi. Ikki sutkadan soʻng eritmadagi KOH ning massa ulushi 8 % ga teng boʻlgan. Eritma orqali oʻtkazilgan tokning kuchini hisoblang:
J: 49,3 A
8. 7⁰C va 109,2 kPa bosimda oʻlchangan 250 ml qaldiroq gaz ajralib chiqishi uchun 0,5 A tok sulfat kislota eritmasi orqali qancha vaqt davomida oʻtkazilishi kerak ? J: 50,3 minut.
9. 17⁰C va 98 kPa bosimda oʻlchangan 6 l O₂ ajralib chiqishi uchun NaOH eritmasi orqali 3 soat davomida qancha tok oʻtkazish kerak ? J: 8,7 A.
10. KOH eritmasi orqali 1,2 A tok 2,5 soat davomida oʻtkazilganda katodda 27⁰C va 101,8 kPa bosimda necha litr H₂ajralib chiqadi? J: 1,37 l.
11. AgNO₃ eritmasi 50 minut davomida 3A tok kuchi bilan elektroliz qilinganda katodda 9,6 g Ag ajralib chiqqan. Ag ning nazariy unumga nisbatan unumini toping.
Yechish : Faradey tenglamasidan
g Ag ajralib chiqishi kerak edi. Masala sharti boʻyicha 9,6 g kumush ajralib chiqqan. Demak reaksiya unumi

2-usul.
12. 200 ml FeSO₄ eritmasidan temirni toʻliq choʻktirilganda anodda 2712ml kislorod (-3⁰C va 103,4 kPa bosimda ) ajralib chiqqan boʻlsa, temir sulfat eritmasining molyar konsentratsiyasini toping.
Yechish: dan mol O₂.

dan M
13. 19300 sekund davomida 2 A tok kuchi bilan 250 ml 0,4 molyarli CdSO₄ eritmasi elektroliz qilinganda katodda ajralgan Cd ning massasini hisoblang. J:11,2 g Cd
14. Ikki valentli metall xlorid suyuqlanmasi 10 A tok bilan 10 minut davomida elektroliz qilinganda katodda 1,28 g metall ajralib chiqqan boʻlsa, qaysi metall xloridi elektroliz uchun olinganligini aniqlang. J: CaCℓ₂.
15. 10 minut davomida 20 A tok eritma orqali oʻtkazilganda anodda 4,415 g gaz ajralib chiqqan boʻlsa , qaysi bir asosli kislota elektroliz uchun olinganligini aniqlang. J: HCℓ eritmasi.
16. 100 g 10% li bir valentli metall xloridi elektroliz qilinganda 7,3% li gidroksid eritmasi hosil boʻladi. MeCl ni aniqlang. J: NaCl.
Yechish:
2MeCl + 2H₂O 2MeOH + H₂↑ + Cl₂↑
Metallning molyar massasi x g/mol boʻlsin. U holda = boʻladi. Reaksiya tenglamasi boʻyicha mol tuzdan mol MeOH hosil boʻladi va 0,5 ∙ moldan H₂ va Cl₂ ajralib chiqadi. Elektrolizdan soʻng eritmaning massasi
m = 100 - - = 100 – 71 - 2 = 100 - . Hosil boʻlgan gidroksidning massasi
m = n_MeOH ∙ (x + 17) = (x + 17).
Eritmaning konsentratsiyasi
= 0,073 ga teng. Bundan x = 23. Demak, elektroliz qilingan tuz NaCl ekan.
17. 400 g 8% li mis sulfat eritmasining elektrolizi eritma massasi 20,5g kamayguncha davom ettirildi. Hosil boʻlgan eritmadagi moddalarning massa ulushlarini va inert elektrodlarda ajralib chiqqan moddalarning massalarini hisoblang. J: H₂SO₄ - 5,16 %; katodda - 12,8 g Cu va 0,5 g H₂, anodda - 7,2 g O₂.
18. 500 ml 4,5% li NaOH eritmasi orqali 10A tok oʻtkazilganda 10% li eritma hosil boʻlgan. NaOH eritmasi orqali tok qancha vaqt (soat) oʻtkazilganligini toping.
Yechish: NaOH eritmasi elektroliz qilinganda suv elektrolizga uchraydi . NaOH esa oʻzgarishsiz qoladi. Eritmadagi natriy gidroksidning massasi g NaOH ga, eritmaning massasi esa g ga teng. Ma’lum vaqtdan soʻng eritma 10% li boʻlgan.
Bu vaqtda eritmaning massasi

Demak, (525 - 236,25) 288,75 g suv elektrolizga uchragan. 288,75 g suvni 10 A tok ta’sirida qancha vaqt elektroliz qilish kerakligini topamiz:
dan soat .
19. Nikeldan yasalgan elektrodlar yordamida moʻl miqdorda olingan nikel (II) xlorid eritmasi 3,2 A tok ta’sirida 30 minut elektroliz qilinganda anodning massasi necha gramm oʻzgaradi ? J: 1,76 g.
20. 20⁰C da mis sulfatning toʻyingan eritmasi tarkibida 27% CuSO₄ ∙ 5H₂O (ρ = 1,2) boʻladi. Cu ni toʻliq ajratib olish uchun 1l eritmadan 3 soat davomida qancha tok oʻtkazish kerak boʻladi?
Yechish: eritma 1200 g100%
324 g CuSO₄ ∙ 5H₂O 27% = 324 g.
CuSO₄ ∙ 5H₂O
250 g da ------ 64 g Cu bor
324 g da ------- = 82,944 g Cu.
21. NaOH ning eritmadagi konsentratsiyasini 10 % ga yetkazish uchun kuchi 10 A boʻlgan elektr tokini 4,5% li 0,5 l (ρ = 1,05) NaOH eritmasi orqali qancha vaqt oʻtkazish kerak ?
Yechish: m= ∙V = 1,05 ∙ 500 = 525 g eritma

Elektrolizdan keyin hosil boʻlgan eritmada 23,625 g NaOH boʻladi. Masala sharti boʻyicha u 10 % ni tashkil etishi kerak, demak

Bundan 525 - 236,25 = 288,75 g suv elektrolizga uchraganligi kelib chiqadi.
Faradeyning birlashgan tenglamasidan 288,75 g suvni elektroliz qilish uchun 10 A tokni qancha vaqt oʻtkazish kerakligini hisoblaymiz:
soat
22. NiSO₄ eritmasi orqali elektr toki oʻtkazilganda 27⁰C va 100 kPa bosimda oʻlchanganda 3,8 l O₂ ajralib chiqadi. Bunda katodda necha gramm Ni ajralib chiqqanligini hisoblang. J: 17,9 g .
Yechish:1-usul .Mendeleyev –Klapeyron tenglamasidan foydalanib, anodda necha gramm O ₂ ajralib chiqqanligini topamiz.
g O₂
Elektroliz reaksiyasi tenglamasini molekulyar holda yozib

118g 32g
4,875g =17,976 g Ni
2-usul boʻyicha dan O₂ ning n.sh.dagi hajmi hisoblab topiladi va elektroliz tenglamasi buyicha O₂ ning n.sh.dagi hajmiga nisbatan Ni ning massasi hisoblanadi.
23. Massasi 40 g boʻlgan nikeldan yasalgan anod yordamida nikel (II) xlorid eritmasi 30 minut davomida 2,5 A tok bilan elektroliz qilindi. Elektrolizdan keyin anodning massasi necha gramm boʻlgan?
Yechish: Eruvchan anod yordamida elektroliz qilinganda katodda necha gramm metall choʻksa, anodda shuncha massadagi anod materiali eriydi.
Katodda necha gramm Me ajralib chiqqanligini hisoblaymiz:
g Ni katodda choʻkkan, demak anodda shuncha metall eriydi, elektrolizdan keyin anodning massasi 40 - 1,376 = 38,624 g boʻlgan.
24. Massalari oʻzaro teng boʻlgannoma’lum 2 valentli metall plastinkasi bir xil konsentratsiya li CuSO₄ va AgNO₃ eritmalarigatushirilganda CuSO₄ eritmasiga tushirilgan plastinka massasi 0,8 %, AgNO₃ eritmasiga tushirilgan plastinka massasi 16 % ga ortgan boʻlsa , noma’lum metallni aniqlang.
Yechish; Masalani yechishda qulay boʻlishi uchun plastinkalarning massalari 100 g deb olamiz. Reaksiya tenglamalarini yozib

Proporsiya tuzamiz.
; 0,8 (216 - ) = 16 (64 - ) ni yechsak = 56 kelib chiqadi .
Demak, bu metall temir ekan.
25. Rux nitratning 203 g eritmasi elektroliz qilinganda katodda 13 g rux ajralib chiqqan. Hosil boʻlgan eritmadagi kislotaning massa ulushini va anodda ajralib chiqqan moddaning hajmini toping.
Yechish:
130 g --- 252g
13 g ---- = 25,2 g HNO₃ hosil boʻlgan .
Xuddi shuningdek anodda

Eritmadagi HNO₃ ning massasi ulushini topish uchun qolgan eritmaning massasini hisoblaymiz :
203-(13 g Zn↓ + 3,2 g O₂↑) = 186,8 g

26. Mis ( II ) sulfat va kadmiy sulfatdan iborat 5,28g aralashma suvda eritildi. Cu bilan Cd ni batamom ajratib olish uchun eritma orqali 193 minut davomida 0,5 A tok oʻtkazildi. Boshlangʻich aralashma tarkibidagituzlarning massalarini aniqlang.
Yechish: Aralashmani elektroliz qilish uchun sarflangan tok miqdorini hisoblaymiz. Q = 193 ∙ 60 ∙ 0,5 = 5790 Kl. CuSO₄ ning massasini bilan, uni elektroliz qilishga sarflangan tok miqdorini bilan belgilab olamiz:

Faradey qonuniga binoan 1 mol CuSO₄ dan Cu ni toʻliq ajratib olish uchun 96500 ∙ 2 = 193000 Kl tok sarflanadi.

1 mol kadmiy sulfatdan kadmiyni toʻliq ajratib olish uchun ham 193000Kl (kadmiyning valentligi ikkiga teng boʻlganligi uchun) tok sarflanadi.
CdSO₄
1204320 – 208y = 1009040 - 193000 ; ning oʻrniga qoʻyib, ni yechsak = 3,2 g CuSO₄ va ning 5,28 - 3,2 = 2,08 g CdSO₄ kelib chiqadi.
27. Ketma-ket ulangan AgNO₃, CuSO₄ va HCℓO₄ larning suvdagi eritmasi orqali elektr toki oʻtadi. Agar 0,108 g Ag ajralib chiqqan boʻlsa, qancha grammdan Cuva vodorod ajralib chiqqan. J: 0,032g Cu, 0,001g H₂.
28. Tarkibida 0,6 mol AgNO₃ , 0,2 mol CuSO₄ va 0,15 molAuCℓ₃
boʻlgan eritmalar tok manbaiga ketma-ket ulangan. Eritmalar orqali 48250 Kl tok oʻtganda katodlarda ajralgan moddalar massasini toping.
J: 54 g Ag, 12,8 g Cu , 29,6 g Au.
29. 400 ml 0,2 M mis(II) nitrat va 200 ml 0,2 M kumush nitrat eritmalarining aralashmasi 5 A tok kuchi bilan 3860 sekund davomida elektroliz qilindi. Elektroliz tugagandan keyin eritmada qolgan modda massasini toping.
Yechish: g Cu (NO₃)₂ ;
g tuz.
Elektroliz uchun Q = I ∙ t = 19300 Kl tok sarflangan.
AgNO₃
170 g -------- 965000 Kl
6,8 g --------- xx = 3860 Kl tok AgNO₃ ni elektroliz qilish uchun sarflangan.
15440 Kl tok (19300 - 3860) esa Cu (NO₃)₂ eritmasini elektroliz qilishga sarflanadi:

Demak, tuzlar toʻliq elektrolizga uchragan. Eritmada esa HNO₃ hosil boʻladi. HNO₃ ning massasini topamiz:


Demak,(2,52 + 10,08) 12,6 g HNO₃ eritmada hosil boʻlgan.
30. 200ml 0,1 M mis (II) nitrat va 300 ml 0,1 M kumush nitrat eritmalarining aralashmasi 4 A kuchi bilan 965 sekund davomida elektroliz qilindi. Elektroliz tugagandan keyin eritmadagi tuzning massasini aniqlang.
Yechish: ; g Cu(NO₃)₂
g AgNO₃
5,1g AgNO₃ ni elektroliz qilish uchun qancha tok sarflanishini hisoblaymiz.

3860 – 2895 = 965 Kl tok Cu(NO₃)₂ ni elektroliz qilish uchun sarflangan

3,76 - 0,94 = 2,82 g Cu(NO₃)₂ eritmada qolgan .
31. Tarkibida MnSO₄ boʻlgan 96,4 g kristallogidrat suvda eritildi. Agar marganetsni toʻliq ajratib olish uchun eritmadan 5 A tok 15440 sekund davomida oʻtkazilgan boʻlsa, elektroliz uchun olingan kristallogidratning formulasini toping.
Yechish:Faradeyning birlashgan tenglamasidan
MnSO₄ ∙ nH₂O
96,4 g -- 22 g Mn MnSO₄ ∙ nH₂O
-------- 55 = 241.151 + = 241; = 90 g
MnSO₄ ∙ 5H₂O
32. Mis (II) nitrat va kumush nitratning 0,1 molyarli eritmalaridan 400 ml dan aralashtirilib, soʻngra 4 A tok kuchi bilan 1930 sekund davomida elektroliz qilindi. Elektroliz tugagandan keyin eritmada qolgan tuzning massasini aniqlang.
Yechish : Elektroliz uchun sarflangan tok miqdorini topamiz:
Q = I ∙ t = 4 ∙ 1930 = 7720 Kℓ.
Endi har bir eritmada necha grammdan tuz borligini topamiz:
g Cu (NO₃)₂;
g AgNO₃
Elektrokimyoviy kuchlanishlar qatorida Ag keyin joylashganligi uchun, avval Ag⁺ ionlari qaytariladi.

3860 Kl (7720 - 3860) tok esa Cu (NO₃)₂ ning elektrolizi uchun sarflanadi:

(7,52 - 3,76) 3,76 g Cu (NO₃)₂ eritmada qolgan.
33. Cu (NO₃)₂ va AgNO₃ elektroliz aralashmasining 200 ml eritmasidan 4 soat davomida 0,402 A tok oʻtkazilganda katodda har ikki metalldan hammasi boʻlib, 3,44 g ajralib chiqdi. Eritmadagi tuzlarning molyar konsentratsiyalarini aniqlang.
Yechish: Elektrolitlar eritmasi orqali oʻtgan tokning umumiy miqdorini topamiz : Q = 0,402 ∙ 4 = 1,608 Kℓ.
Misning ekvivalenti 32 ga teng boʻlib , Cu (NO₃)₂ tarkibidagi misni toʻliq ajratib olish uchun 26,8 ∙ 2 = 53,6 Kℓ tok oʻtkazish kerak .
Misning toʻliq ajralib chiqishi uchun sarflangan elektr miqdorini bilan, ajralib chiqqan Cu ning massasini bilan belgilasak, Ag ning toʻliq ajralib chiqishi uchun 1,608 - Kℓ tok sarflanadi va massasi 3,44- gramm boʻlgan kumush ajralib chiqadi.
Proporsiya tuzamiz:

92,192 - 26,8 = 173,664 - 108 kelib chiqadi. ning qiymatini oʻrniga qoʻyib (92,192 - 26,8 = 173,644 - 108 ) tenglamani yechsak = 1,28 g Cu va 3,44 - dan 2,16 g Ag ga ega boʻlamiz.

dan molyar Cu (NO₃)₂

M AgNO₃.
34. 458,7 g suvda Na₂SO₄ va CdSO₄ larning 73,3 g aralashmasi eritildi . Kadmiyni toʻliq ajratib olish uchun 2A kuchga ega boʻlgan tok 24125 sekund davomida oʻtkazilgan boʻlsa, elektrolizdan soʻng eritmadagi sulfat anionining konsentratsiyasini hisoblang. J: 7,68%
35. 400 g 8,5 % li kumush nitrat eritmasi eritmaning massasi 25 g kamayguncha elektroliz qilindi . Eritmaning konsentratsiyasi elektrolizdan keyin qanday boʻlgan va inert elektrodlarda ajralib chiqqan moddalarning massalarini hisoblang.
Yechish: 400 g eritma tarkibida necha gramm tuz borligini hisoblaymiz:

Elektroliz reaksiyasi tenglamasini yozamiz:

(demak, 34g AgNO₃ elektroliz qilinganda massa 23,2 g ga kamayadi )
Masala sharti boʻyicha eritmaning massasi 25 ga kamaygan. Demak (25-23,2) 1,8 g suv ham elektrolizga uchragan. Yuqoridagi reaksiya tenglamasi boʻyicha 21,6 g Ag katodda, 1,6 g O₂ anodda ajralib chiqadi. Eritmada esa
12,6 g HNO₃ hosil boʻladi. 1,8 g H₂O elektroliz qilinganda 0,2 g H₂ katodda; 1,6 g O₂ anodda ajralib chiqadi. Demak, katodda 21,6 g Ag va 0,2 g H₂; anodda esa 3,2 g O₂ ajralib chiqadi. HNO₃ ning eritmadagi massa ulushi esa
(400 - 25) = 375 g.

36. 400 g 8% li mis sulfat eritmasi eritmaning massasi 20,5 g kamayguncha elektroliz qilindi. Hosil boʻlgan eritmaning massa ulushini va inert elektrodlarda ajralib chiqadigan moddalarning massasini toping.
J: H₂SO₄ - 5,16%; katodda - 12,8 g Cu, 0,5 g H₂; anodda - 7,2 g O₂.
37. 250 g 12,8 % li mis sulfat eritmasi elektroliz qilindi. Elektroliz tugagandan soʻng eritmaning massasi 229,5 g ga teng boʻlgan. Elektrodlarda qanday moddalar va necha grammdan ajralib chiqqan. Hosil boʻlgan eritmaning massa ulushini aniqlang. J: Anodda 7,2 g O₂, katodda 12,8 g Cu va 0,5 g H₂. Eritmada 8,54% sulfat kislota.
38. Tok boʻyicha unum 90 % boʻlganda CuSO₄ eritmasi orqali 8 A tok 10 minut davomida oʻtkazilganda katodda necha gramm mis ajraladi? J:1,422 g
39. Oʻyuvchi natriyning suvli eritmasi 10 A tok bilan 268 soat elektroliz qilindi. Elektroliz tugagandan soʻng 100 g 24 % li natriy gidroksid eritmasi hosil boʻldi. Eritmaning boshlangʻich konsentratsiyasini (%) toping. J: 2,4 %.
40. Tarkibida Cu(NO₃)₂ va AgNO₃ boʻlgan 500 ml eritmani 3860 sekund davomida 10 A tok kuchi bilan elektroliz qilinganda, katodda har ikki metalldan hammasi boʻlib 28 g ajralib chiqdi. Boshlangʻich eritmadagi tuzlarning konsentratsiyasini(mol/l) hisoblang. J: 0,2; 0,4.
41. 400 ml 0,2 molyarli Cu(NO₃)₂ va 200 ml 0,3 molyarli AgNO₃ eritmalarining aralashmasi 5 A tok kuchi bilan 3860 sekund davomida elektroliz qilindi. Elektroliz tugaganidan keyin eritmadagi tuzning massasini hisoblang. J: 1,88.
42. 747,6 g suvda 76,4 g Na₂SO₄ va CuSO₄ aralashmasi eritildi. Misni batamom ajratib olish uchun eritmadan 5 A kuchga ega boʻlgan tok 11580 sekund davomida oʻtkazilgan boʻlsa, boshlangʻich aralashma tarkibidagi tuzlarning massasini (g) hisoblang. J: 28,4; 48.
43. 500 ml 0,1 molyarli Cu(NO₃)₂ va 400 ml 0,2 molyarli AgNO₃ eritmalarining aralashmasi 5 A tok kuchi bilan 1930 sekund davomida elektroliz qilindi. Elektroliz tugaganidan keyin eritmadagi tuzning massasini (g) hisoblang. J: 7,52.
44. 500 g suvda 60,4 g Na₂SO₄ va CuSO₄ aralashmasi eritildi. Misni batamom ajratib olish uchun eritmadan 4 A kuchga ega boʻlgan tok 9650 sekund davomida oʻtkazilgan boʻlsa, boshlangʻich aralashma tarkibidagi tuzlarning massasini (g) hisoblang. J: 28,4; 32.
45. 500 g suvda 60,4 g Na₂SO₄ va CuSO₄ aralashmasi eritildi. Misni batamom ajratib olish uchun eritmadan 4 A kuchga ega boʻlgan tok 9650 sekund davomida oʻtkazilgan boʻlsa, eritmada qolgan tuzning massa ulushini (%) hisoblang. J: 5,06 % .
46. Bir asosli karbon kislotalarning kaliyli tuzi eritmasi elektroliz qilinganda anodda gaz ajralib chiqqan va tarkibida 93,5% uglerod saqlagan qattiq modda hosil boʻlgan. Noma’lum tuzni aniqlang. J: C₆H₅COOK.
47. 250 g 10% li natriy nitrat eritmasi orqali elektr toki oʻtkazilganda, tuzning massa ulushi 2 marta oshgan. Elektrodlarda ajralib chiqqan gazning hajmini aniqlang. J: 155,6 l H₂; 77,8 l O₂.