Определите силу тока при условии, что в течение двух часов на катоде выделилось 64 г меди. напишите анодный и катодный процессы при электролизе раствора сульфата меди CuSO4 с растворимым анодом.

Сульфат меди (СuSO₄) является сильным электролитом. Поэтому в растворе, еще до пропускания электрического тока он будет диссоциировать:

СuSO₄⇄ Сu^{2 +} + SO₄^2-.

Вода является слабым электролитом, поэтому диссоциирует на ионы частично:

Н₂О⇄ Н⁺ + ОН⁻.

Поэтому, еще до пропускания электрического тока через водный раствор сульфата меди, в этом растворе уже имеются ионы: Сu²⁺_, SO₄^2-, Н⁺ и ОН⁻.

Процесс электролиза

При пропускании электрического тока к катоду устремляются позитивно заряженные ионы Сu²⁺ и Н⁺, а у анода концентрируются анионы SO₄^2- и ОН⁻. Медь, в электрохимическом ряду напряжений металлов, стоит за водородом, поэтому на катоде будут разряжаться именно ионы меди:

Сu²⁺ + 2 е⁻ → Сu⁰.

Ионы водорода будут разряжаться труднее, поскольку водород стоит в ряду напряжений металлов перед медью.

А вот на аноде электроны легче будут отдавать гидроксид-ионы:

2 ОН⁻ - 2 е⁻ → (Н₂О) ⁰ + О⁰;

2 О⁰ → О_2.

Таким образом, на катоде будет выделяться чистая медь, а на аноде - кислород.

Решение задачи

Расчет массы меди, образовавшейся на катоде, производится по формуле, из закона Фарадея: m=MэIt/F, где:

m - масса меди (64 г, по условию задачи); Mэ - эквивалентная масса ионов меди (31,77 г/моль), поскольку Mэ=М/валентность, то есть, для меди Mэ=63,54/2=31,77 г/моль; I - сила тока - она неизвестна; t - время в секундах (2 часа = 7200 секунд, по условию задачи); F - число Фарадея (всегда равно 96500 Кл/моль).

Изменим формулу m=MэIt/F, под условие задачи:

mF = MэIt; следовательно, I = mF/t/Mэ. Это и есть искомая формула. Ее можно записать и по другому: I = mF/Mэt. Подставим в нее значения, указанные в условии задачи:

I = 64*96500: 7200 : 31,77≈ 27 А.