Download to read offline
გაკვეთილი № 53
- 1. გაკვეთილი № 53 საშინაოდავალების შემოწმება : 1. HClO3 + NaOH → NaClO3 + H2O H+ + ClO3- + Na+ + OH- → Na+ + ClO3- + H2O H+ + OH- → H2O HMnO4 + KOH → KMnO4 + H2O H+ + MnO4- + K+ + OH- → K+ + MnO4- + H2O H+ + OH- → H2O H2SO4 + 2LiOH → Li2SO4 + 2H2O 2H+ + SO42- + 2Li+ + 2OH- → 2Li+ + SO42- +2H2O 2H+ +2OH- → 2H2O H+ +OH- → H2O 2KOH + CuSO4 → Cu(OH)2↓ + K2SO4 2K+ + 2OH- + Cu2+ + SO42- → Cu(OH)2 + 2K+ + SO42- Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 6NaOH + Fe2(SO4)3 → 2Fe(OH)3↓ + 3Na2SO4 6Na+ + 6OH- + 2Fe3+ + 3SO42- → 2Fe(OH)3 + 6Na+ +3SO42- 6OH- + 2Fe3+ → 2Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 2Na3PO4 + 3CaCl2 → Ca3(PO4)2↓ + 6NaCl 6Na+ + 2PO43- + 3Ca2+ + 6Cl- → Ca3(PO4)2 + 6Na+ + 6Cl- 2PO43- + 3Ca2+- → Ca3(PO4)2
- 2. 2 Cu(OH)2 + 2HCl→ CuCl2 + 2H2O Cu(OH)2 + 2H+ + 2Cl- → Cu2+ + 2Cl- + 2H2O Cu(OH)2 + 2H+ → Cu2+ +2H2O 3AgNO3 + K3PO4 → Ag3PO4↓ +3KNO3 3Ag+ + 3NO3- + 3K+ + PO43- → Ag3PO4 + 3K++ 3NO3- 3Ag+ + PO43- → Ag3PO4 3AgNO3 + AlCl3 → 3AgCl↓ + Al(NO3)3 3Ag+ + 3NO3- + Al3+ + 3Cl- → 3AgCl + Al3+ +3NO3- 3Ag+ + 3Cl- → 3AgCl Ag+ + Cl- → AgCl K2S + Pb(NO3)2 → PbS↓ + 2KNO3 2K+ + S2- + Pb2+ + 2NO3- → PbS + 2K+ +2NO3- Pb2+ + S2- → PbS 2Na+ + SO32- + 2H+ + 2Cl- → 2Na+ + 2Cl- + H2O + SO2↑ SO32- + 2H+ → H2O + SO2 CaCO3 + 2H+ + 2NO3- → Ca2+ + 2NO3- + H2O + CO2↑ CaCO3 + 2H+- → Ca2+ + H2O + CO2↑ Na2S + H2SO4 → Na2SO4 + H2S↑ 2Na+ + S2- + 2H+- + SO42- → 2Na+ + SO42- + H2S
- 3. 3 S2- + 2H+- → H2S FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑ FeS + 2H+ + 2Cl- → Fe2+ +2Cl- + H2S FeS + 2H+ → Fe2+ + H2S 2KOH + SO2 → K2SO3 + H2O 2K+ + 2OH- + SO2 → 2K+ + SO3 + H2O 2OH- + SO2 → SO3 + H2O 2. AgNO3 + KCl → AgCl↓ + KNO3 Ag+ + NO3- + K+ + Cl- → AgCl + K+ + NO3- Ag+ ++ Cl- → AgCl Ag2SO4 + 2NaCl → 2AgCl↓ + Na2SO4 2Ag+ + SO42- + 2Na+ + 2Cl- → 2AgCl + 2Na+ + SO42- 2Ag+ + 2Cl- → 2AgCl Ag+ + Cl- → AgCl ელექტროლიზი
- 4. 4 თუელექტროლიტის ხსნარში (ან ნალღობში) ჩავუშვებთ ელექტროდებს და მათ მივაერთებთ მუდმივი დენის წყაროსთან, ელექტროდებზე ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები დაიწყება. ელექტროდები შეიძლება დამზადდეს როგორც მეტალე ბისგან, ასევე ნახშირისგან. ამ მოვლენას ელექტროლიზი ქვია. (სიტყვა-სიტყვით ელექტროლიზი – “ელექტრობით დაშლა”) განვიხილოთ რა ხდება მაშინ, როცა სპილენძის ქლორიდის ხსნარში ვატარებთ ელექტრულ დენს. წყალში გახსნისას სპილენძის ქლორიდი (CuCl2) დისოცირდება. ელექტრული დენის გატარებისას სპილენძის კათიონები (Cu2+) მიემართებიან კათოდისკენ და იერთებენ ელექტრონებს, ანუ აღდგებიან, ხოლო ქლორის ანიონები (Cl-) მიემართებიან ანოდისკენ, გასცემენ ელექტრონებს, ანუ იჟანგებიან. კათოდზე Cu2+ + 2e → Cu0 ანოდზე 2Cl- -2e →Cl20 შეჯამებულად CuCl2 → Cu + Cl2 ე.ი. კათოდზე დაილექება სუფთა მეტალი სპილენძი, ანოდზე კი გამოიყოფა აირი – ქლორი. განსხვავებული პროცესი მიმდინარეობს კათოდზე, როცა ვატარებთ ნატრიუმის ქლორიდის ელექტროლიზს. წყალში გახსნისას დენის გატარებისას კათოდისაკენ წარიმართებიან Na+ კათიონები, მაგრამ ელექტრონებს იერთებენ არა Na+ კათიონები, არამედ წყლის მოლეკულები. 2HOH + 2e 2 H2 + 2OH- ანოდზე წინა შემთხვევის ანალოგიურად. 2Cl- - 2e - Cl20 ჩავწეროთ მთელი პროცესის მსვლელობა: წყალში გახსნისას კათოდზე (2Na+) + 2H2O + 2e → H2 + 2OH- + (2Na+) ანოდზე 2Cl- - 2e → Cl20 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– შევაჯამოთ 2Na+ + 2Cl- + 2H2O + 2e – 2e → H2 + 2Na+ + 2OH- + Cl2 2NaCl + 2H2O → H2 + Cl2 + 2NaOH კათოდზე ანოდზე ხსნარში როგორც ვხედავთ მარილების ელექტროლიზის დროს კათოდზე ორი სხვადასხვა პროცესი მიმდინარეობს, რომლის შედეგად კათოდზე ან მეტალი მიიღება ან წყალბადი. ა. Men+ + ne → Me0 ბ. 2HOH + 2e → H2 + 2OH- ჩვენთვის უკვე ცნობილი მეტალთა აქტივობის მწკრივი შეიძლება დაიყოს 3 სეგმენტად: როცა III სეგმენტის მეტალთა მარილების ელექტროლიზი მიმდინარეობს, მაშინ კათოდზე მეტალი გამოიყოფა ანუ მიმდინარეობს (ა) პროცესი. როცა I სეგმენტის მეტალთა მარილების ან ჰიდროქსიდების ელექტროლიზი მიმდინარეობს, მაშინ კათოდზე გამოიყოფა წყალბადი ანუ მიმდინარეობს (ბ) პროცესი.
- 5. 5 როცა II სეგმენტის მეტალთა მარილების ელექტროლიზი მიმდინარეობს, მაშინ პირობების მიხედვით შეიძლება გამოიყოს მეტალი (ა პროცესი) ან წყალბადი (ბ პროცესი) ან ორივე პროდუქტი ერთდროულად. როდესაც უჟანგბადო მჟავათა მარილების ელექტროლიზი მიმდინარეობს ანოდზე გამოიყოფა არამეტალი (გამონაკლისია ფტორიდები). მაგ: 2Cl- - 2e → Cl20 ან S -2e → S0 2- მეტალთა ჰიდროქსიდების, აგრეთვე ფტორიდებისა და ჟანგბადიანი მჟავების მარილების ელექტროლიზისას ანოდზე გამოიყოფა ჟანგბადი. მაგ: 4OH- – 4e → 2H2O + O2 ან 2H2O – 4e → 4H+ + O2 თუ ვატარებთ Na2SO4-ის წყალხსნარის ელექტროლიზს, მაშინ: წყალში გახსნისას კათოდზე (2Na+) + (2H2O + 2e → H2 + 2OH-) . 2 ანოდზე (SO42-) (2H2O – 4e O O2 + 4H+) როგორც ვხედავთ, პროცესში მარილის შემადგენელი იონები არ მონაწილეობენ. რომ შევძლოთ ორივე პროცესის შესაბამისი ტოლობის შეკრება საჭიროა ზედა ტოლობის გაორკეცება. მაშინ ორივე პროცესში 4 - 4 ელექტრონი მონაწილეობს. 2H2O → 2H2 + O2 ე.ი. პრაქტიკულად ადგილი აქვს წყლის ელექტროლიზს. მარილი კი მხოლოდ ხსნარისთვის ელექტროგამტარობის მისანიჭებლადაა საჭირო. ყოველგვარი გართულების გარეშე მიდის მარილთა ნალღობების ელექტროლიზი. მაგ: NaCl-ის ნალღობის ელექტროლიზი: გალღობისას კათოდზე Na+ + e → Na0 ანოდზე 2Cl- - 2e → Cl20 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– ანუ 2NaCl → 2Na + Cl2 კათოდზე ანოდზე ელექტროლიზის მოვლენას სწავლობდა ინგლისელი მეცნიერი ფარადეი. მის მიერ აღმოჩენილი კანონზომიერებები შეიძლება გაერთიანდეს ერთ ფორმულაში: m = ЭIt/96500 სადაც m ელექტროლიზის დროს ელექტროდზე გამოყოფილი ნივთიერების მასაა. Э მოლი ეკვივალენტია და უდრის მოლი/n. n ელემენტის ვალენტობაა.
- 6. 6 მაგ: ჟანგბადისთვის ეკვივალენტის მასაა 16/2 = 8 გრამი რკინისთვის – 56 / 2 = 28გ. როცა Fe2+ შესაბამისი ნაერთის ელექტროლიზი ტარ დება და 56 / 3 = 18,67გ, როცა Fe3+ შესაბამისი ნაერთის ელექტროლიზი ტარ დება. I დენის ძალაა ამპერებში t ელექტროლიზის დროა წამებში. 96500 ფარადეის რიცხვია. სწორედ 96500 კულონმა ელექტროობამ უნდა გაიაროს წყალხსნარში ან ნალღობში, რომ ელექტროდებზე 1 ეკვივალენტი ნივთიერება გამოიყოს. ამოცანა : რამდენი გრამი ვერცხლისწყალი გამოიყოფა კათოდზე ვერცხლის წყლის სულფატის ელექტროლიზისას, თუ დენის ძალაა 100 ამპ, ხოლო ელექტროლიზი 10 სთ მიმდინარეობს. ამოხსნა : მოც : I = 100 ამპ t = 10 სთ –––––––––––––––––––––– უ.გ. m (Hg) = ? 10 სთ = 10 . 60 . 60 = 36000წმ M (Hg) = 201გ/მოლი Э (Hg) = 201/2 = 100,5გ ჩავსვათ ფორმულაში m = ЭIt/96500 შესაბამისი მნიშვნელობები: პასუხი : m (Hg) = 3749გ თუ სპილენძის სულფატის ხსნარში ჩავუშვებთ ანოდს, რომელიც სპილენძისაგანაა დამზადებული და ჩავატარებთ ელექტროლიზს, მაშინ ანოდიდან ხსნარში გადადიან სპილენძის იონები, რომლებიც მიემართებიან კათოდისაკენ და განიცდიან აღდგენას. . ამ პროცესს ეწოდება “ელექტროლიზი ხსნადი ანოდით” ანოდზე: Cuo- 2 e → Cu+2 კათოდზე: Cu+2+ 2 e → Cuo ამ გზით ნედლი (მინარევების შემცველი) სპილენძი “იხსნება” და შემდეგ სუფთა სახით “ილექება” კათოდზე. ანალოგიურად ახდენენ სხვა ფერადი მეტალების გასუფთავებასაც (რაფინირება) საშინაო დავალება :
- 7. 7 1. რა გამოიყოფა კათოდზე და ანოდზე HgCl2-ის წყალხსნარის ელექტროლიზისას? პასუხი დაასაბუთეთ. 2. ვერცხლის ნიტრატის წყალხსნარის ელექტროლიზის დროს კათოდზე ვერცხლი, ხოლო ანოდზე ჟანგბადი გამოიყოფა. გამოთვალეთ ამ ნივთიერებათა მასა, თუ I = 50 ამპ, t = 1 სთ.