Kimyo. Masala va mashqlar to

11. ELEKTR KIMYO ASOSLARI

11.1. METALLARNING KUCHLANISHLAR QATORI

Metallarning kuchlanishlar qatori asosida ularning xossalari baholanadi. Kuchlanishlar qatorida oldinda turgan metallar o‘zidan keyin joylashganlarini birikmalaridan siqib chiqaradi. Elektroliz jarayonida ham bu qatorning ahamiyati katta bo‘lib, inert materialdan yasalgan elektrod qo‘llanilganda vodoroddan orqada joylashgan metallar birikmalarining eritmalari elektrolizida katodda erkin holda faqat metall ajralib chiqadi. Alyuminiy va vodorod orasida joylashgan metallar birikmalarining eritmalari elektrolizida esa birikmadagi anionning tarkibidagi markaziy atom o‘zining eng yuqori oksidlanish darajasida bo‘lsa, katodda metalldan tashqari vodorod ham ajralib chiqadi. Alyuminiydan oldinda joylashgan metallarning tuzlari eritmalarining elektrolizida katodda faqat vodorod ajraladi. Anodda anion tarkibidagi markaziy atom o'zining eng yuqori oksidlanish darajasida bo‘lganda faqat kislorod (suvning parchalanish mahsuloti) ajralib chiqadi.

11.1. Massasi 63 g bo‘lgan oksid qatlamisiz rux plastinka massasi 156 g bo‘lgan temir (II) sulfat eritmasiga botirilganda plastinkaning massasi 60,8 g bo‘ldi. Hosil bo‘lgan rux sulfatning massa ulushini toping.

Yechish: Reaksiya tenglamasi Zn+FeSO₄ZnSO₄+Fe bo‘ladi. Undan ko‘rinadiki ta'sirlashishuvchi rux va ajralib chiquvchi temir moddalarining miqdorlari teng. Shundan foydalanib, v_Zn=v_Fe tenglamasini tuzamiz. Bu erdagi , .

Bu qiymatlar tenglamaga qo‘yilsa: hosil bo‘ladi. Reaksiya natijasida plastinka massasining o‘zgarishini quyidagi tenglama bilan ifodalash mumkin: m=m₁-m₂=60,8-63=-2,2 g.

Bu oxirgi ikki tenglamadan ikki noma'lumli tenglamalar sistemasini tuzish mumkin:

Tenglamalar sistemasi yechilsa: m_Zn=15,89 g va m_Fe=13,69 g

bo‘ladi. Endi hosil bo‘ladigan rux sulfatning massasini 65:161=15,89:x

proporsiyadan topamiz: x=39,4 g. Ruxning eritmaga o‘tishi natijasida eritmaning massasi 2,2 g ga ortishini hisobga olsak, eritmaning massasi:

m=156+2,2=158,2 g

bo‘lganligini ko‘ramiz. Bundan eritmadagi rux sulfatning massa ulushi:

11.2. Oksid qatlami bo‘lmagan rux plastinkasi temir (II) sulfat eritmasiga tushirilganda uning massasi 2,7 g kamaydi. Reaksiya natijasida necha gramm temir cho‘kkan va qancha massa rux sulfat hosil bo‘lgan? (Javob: 16,8 g Fe va 48,3 g ZnSO₄).

11.3. Oksid qatlami bo‘lmagan xrom plastinkasi qo‘rg‘oshin nitrat eritmasiga tushirilganda uning massasi 1,3 g ga ortdi. Eritmaga necha g xrom o‘tgan va necha g qo‘rg‘oshin cho‘kkan? (Javob: 0,44 g Cr va 1,74 g Pb).

11.4. Oksid qatlami bo‘lmagan ruxdan yasalgan buyum qo‘rg‘oshin nitrat eritmasiga tushirildi. Biroz vaqtdan so‘ng uning massasi 4,44 g ga oshdi. Reaksiya natijasida qancha massa qo‘rg‘oshin cho‘kkan va qancha massa rux eritmaga o‘tgan? (Javob: 6,47 g Pb va 2,03 g Zn).

11.5. Qalaydan yasalgan plastinka simob (II) sulfat eritmasiga tushirilganda plastigkaning massasi 2,3 g ga oshgan bo‘lsa, qancha massa qalay (II) sulfat hosil bo‘lgan? (Javob: 6,03 g).

11.6. Oksid qatlami bo‘lmagan marganetsdan yasalgan buyum 186 g massali qo‘rg‘oshin (II) nitrat eritmasiga tushirilganda uning massasi 3,59 g ga oshgan bo‘lsa, hosil bo‘lgan marganets nitratning eritmadagi massa ulushini toping.

Yechish: Masala 11.1-masaladay yechilsa, cho‘kkan qo‘rg‘oshin va eritmaga o‘tgan marganetsning massalari m_Pb=4,89 g va m_Mn=1,3 g ekanligi topiladi. Bundan hosil bo‘lgan marganets (II) nitratning massasi: 55:179=1,3:x; x=4,23 g.

Reaksiya natijasida nisbiy atom massasi katta bo‘lgan qo‘rg‘oshin cho‘kib, nisbiy atom massasi kichik bo‘lgan marganets eritmaga o‘tganligi uchun eritmaning massasi kamaygan va m=186-3,59=182,41 g

bo‘lgan. Hosil bo‘lgan marganets (II) nitratning massa ulushi:

yoki 2,32 %.

11.7. Oksid qatlami bo‘lmagan nikeldan yasalgan buyum massasi 206 g bo‘lgan simob (II) nitrat eritmasiga tushirilganda uning massasi 5,44 g ga oshgan bo‘lsa, hosil bo‘lgan nikel nitratning eritmadagi massa ulushini toping. (Javob: 3,49 %).

11.8. Oksid qatlami bo‘lmagan xromdan yasalgan buyum 350 g massali mis (II) sulfat eritmasiga tushirilganda buyumning massasi 5,56 g ga oshgan bo‘lsa, hosil bo‘lgan xrom (II) sulfatning eritmadagi massa ulushini toping. (Javob: 19,9 %).

11.9. Massalari teng bo‘lgan noma'lum metall parchasi bir xil konsentratsiyali CuSO₄ va AgNO₃ eritmalariga tushirilganda CuSO₄ eritmasiga tushirilgan plastinka massasi 0,8 %, AgNO₃ eritmasiga tushirilgan plastinka massasi 16 % ga ortgan bo‘lsa, eritmalarga qanday metall plastinka tushirilgan?

Yechish: Eletroliz reaksiyasi tenglamalari:

Me+Cu²⁺Me²⁺+Cu (1) Me+2Ag⁺Me²⁺+2Ag (2)

bo‘ladi.

Masalani yechishni osonlashtirish uchun plastinkaning massasini qulaylik uchun 100 g deb olsak, birinchi plastinka massasi m₁=0,008100=0,8 g va ikkinchi plastinka massasi m₂=0,16100=16 g ga ortadi.

Eritmalarda sodir bo‘ladigan jarayonlarga quyidagi tenglamalar sistemalari mos keladi:

(3) (4)

(3) va (4) tenglamalar sistemalaridagi o‘xshash had larni tenglab bu ikki sistemadan bitta sistema hosil qilamiz:

Bu sistema yechilsa, m_Cu=6,4 g va m_Ag=21,6 g kelib chiqadi. m_Cu=6,4 g va m_Ag=21,6 g ni bilgan holda m_Me ni topsak: m_Me=5,6 g bo‘ladi. yoki tenglamalardan Me=56 ma'lum bo‘ladi. Demak, Me=Fe (temir).

11.10. Massalari teng bo‘lgan noma'lum metall parchasi bir xil konsentratsiyali CuCl₂ va CdCl₂ eritmalariga tushirilganda CuCl₂ eritmasiga tushirilgan plastinka massasi 1,2 %, CdCl₂ eritmasiga tushirilgan plastinka massasi 8,4 % ga ortgan bo‘lsa, eritmalarga qanday metall plastinka tushirilgan? (Javob: Fe)

11.11. Massasi 210 g bo‘lgan mis (II) sulfat eritmasi elektroliz qilinganda anodda 590 ml (n.sh.) kislorod ajralib chiqqan bo‘lsa, elektroliz natijasida hosil bo‘lgan sulfat kislotaning massa ulushi qanday bo‘ladi?

Yechish: Elektroliz reaksiyasining tenglamasi:

2CuSO₄+2H₂O2Cu+O₂+2H₂SO₄.

Ajralib chiqqan kislorodning hajmi bo‘yicha tenglamaga asosan hosil bo‘lgan sulfat kislotaning massasini topamiz:

22,4:196=0,59:x; x=5,2 g.

Elektroliz davomida misning katodda cho‘kishi va anodda kislorodning ajralib chiqishi natijasida eritmaning massasi kamayadi. Shuning uchun cho‘kkan mis va ajralib chiqqan kislorodning massalarini topish kerak bo‘ladi. Cho‘kkan misning massasi:

22,4:2·64=0,59:x; x=3,4 g.

Ajralib chiqqan kislorodning massasi: 22,4:32=0,59:x; x=0,843 g.

Eritmaning massasi: m=210-(3,4+0,843)=205,757 g.

Sulfat kislotaning massa ulushi:

11.12. 256 g massali kaliy xlorid eritmasi elektroliz qilinganda anodda 5,87 l gaz (qaysi) ajralib chiqqan bo‘lsa, hosil bo‘lgan kaliy ishqorining eritmadagi massa ulushini toping. (Javob: 12,4 %).

11.13. 203 g massali rux nitrat eritmasi elektroliz qilinganda, katodda 13 g rux metalli cho‘kkan. Hosil bo‘lgan nitrat kislotaning eritmadagi massa ulushi qanday bo‘ladi?

(Javob: 0,128).

11.14. Kalsiy xloridning 12,5 % 200 g eritmasiga inert elektrod tushirilib, elektroliz o‘tkazilganda anodda 2,24 l (n.sh.) gaz ajralib chiqdi. Ajralib chiqqan gazni eritmadan chiqarib yuborilgan deb hisoblab, elektrolizdan keyin eritmadagi kalsiy xloridning massa ulushini toping.

Yechish: Elektroliz reaksiyasining tenglamasi:

CaCl₂+2H₂OH₂+Cl₂+Ca(OH)₂.

Elektrolizga uchragan kalsiy xlorid va elektroliz natijasida ajralib chiqqan xlor va vodorodning massalarini hisoblaymiz:

22,4:111=2,24:x; x=11,1 g kalsiy xlorid;

22,4:71=2,24:x; x=7,1 g xlor va

22,4:2=2,24:x; x=0,2 g vodorod.

Eritmadagi kalsiy xloridning elektrolizgacha bo‘lgan massasi: m=m·=200·0,125=25 g. Shundan qanchasi elektrolizga uchramaganligini topamiz: m=25-11,1=13,9 g.

Eritmaning elektrolizdan keyingi massasi:

m=200-(7,1+0,2)=192,7 g.

11.15. MCl₂ va MeCl₃ aralashmasi elektroliz qilinganda katodda 1,2 mol M va 44,8 g Me hosil bo‘lgan. Elektroliz uchun olingan MCl₃ tarkibidagi metalning nisbiy atom massasi topilsin.

Yechish: Elektroliz reaksiyalarining tenglamalari:

MCl₂M+Cl₂; 2MeCl₃2Me+3Cl₂

bo‘ladi. Birinchi tenglamaga ko‘ra 1,2 mol Me ajralganda undan shuncha miqdor xlor ajraladi. MeCl₃ moddadan ham shunga ekvivalent miqdor xlor ajraladi. Shularni hisobga olib .

bo‘lgani uchun yuqoridagi formulaga uni qo'ysak: hosil bo‘ladi. Unga xlorning ekvivalentini qo‘yib, tegishli o‘zgartishlar qilinsa: . Demak, metalning nisbiy atom massasi 56 bo‘lib, u Fe ekan.

11.16. Mis (II) sulfatning 25 %-li 250 g massali eritmasi inert elektrodlar ishtirokida elektroliz qilinganda anodda 3,36 l kislorod ajralib chiqdi. Elektrolizdan keyin eritmada qolgan mis (II) sulfat va hosil bo‘lgan sulfat kislotaning massa ulushlarini toping. (Javob: 6,4 % CuSO₄ va 13 % H₂SO₄).

11.17. Simob (II) nitratning 12 %-li 300 g eritmasi elektroliz qilinganda katodda 20,1 g simob erkin holda ajralgan bo‘lsa, elektrolizdan keyin eritmadagi simob (II) nitratning va nitrat kislotaning massa ulushlarini toping. (Javob: 1,26 % Hg(NO₃)₂ va 4,55 % HNO₃).