Ceistean Eisimpleir agus Deasbad mu Cheallan Electrolytic
'S e inneal a th' ann an cealla electrolytic a thathar a' cleachdadh gus lùth dealain a thionndadh gu ath-bhualadh ceimigeach neo-spontanach, eu-coltach ri cealla bholtaic no cealla galvanic, a bhios ag atharrachadh lùth cheimigeach gu lùth dealain. Ann an cealla electrolytic, thathar a' cleachdadh sruth dealain gus ath-bhualadh ceimigeach a sparradh nach tachradh air dhòigh eile às aonais lùth dealain a bharrachd. Tha am bun-bheachd seo deatamach ann an grunn thagraidhean gnìomhachais leithid cinneasachadh mheatailtean fìor-ghlan, electrolysis uisge gus haidridean agus ocsaidean a thoirt gu buil, agus mòran a bharrachd.
Bruidhnidh an t-artaigil seo air grunn eisimpleirean de dhuilgheadasan electrolysis còmhla ris na còmhraidhean aca a chuidicheas oileanaich gus bun-bheachd cheallan electrolytic a thuigsinn nas doimhne.
Eisimpleir Ceist 1: Leictrealas Fuasgladh NaCl
Ceist
Tha fuasgladh clòraid sodium (NaCl) air a electrolysadh le bhith a’ cleachdadh electrodan neo-ghnìomhach. Sgrìobh na h-ath-bheachdan a tha a’ tachairt aig a’ chatod agus an anod agus na toraidhean a chaidh a chruthachadh aig gach electrod.
Deasbad
Ann an cealla electrolytic, tha dà electrod ann: an catod (electrode àicheil) agus an anod (electrode deimhinneach). Bidh electrolysis fuasgladh NaCl a’ tachairt ann an dà ìre: an ath-bhualadh aig a’ chatod agus an ath-bhualadh aig an anod.
1. Ath-bhualadh aig a’ chatòid:
Aig a’ chatod, is e na h-ianan a tha an sàs ianan Na^+ agus ianan H_2O. Ach, tha e nas fhasa ianan H_2O a lughdachadh na ianan Na^+ air sgàth an comas lughdachadh nas àirde.
Is e an ath-bhualadh a tha a’ tachairt aig a’ chatod:
“`
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq) (Comas lùghdachaidh = -0.83 V)
“`
Is e gas haidridean (H₂) an toradh a thèid a dhèanamh aig a’ chatod.
2. Ath-bhualadh aig an Anod:
Aig an anod, is iad na h-ianan a tha an sàs ianan Cl⁻ agus ianan H_2O. Tha ianan Cl⁻ nas fhasa an ocsaidachadh na ianan H_2O air sgàth an comas ocsaidachaidh nas ìsle.
Is e an ath-bhualadh a thachras aig an anod:
“`
2Cl⁻(aq) → Cl₂(g) + 2e⁻ (Comas ocsaididh = -1.36 V)
“`
Is e gas clòirin (Cl₂) an toradh a thèid a dhèanamh aig an anod.
Mar sin, ann an dealan-sgrùdadh fuasgladh NaCl, is e gas haidridean (H₂) an toradh a thèid a chruthachadh aig a’ chatod agus is e gas clòirin (Cl₂) aig an anod.
Eisimpleir Ceist 2: Electrolysis Fuasgladh CuSO₄ le Electrodan Copair
Ceist
Rinneadh dealan-sgrùdadh air fuasgladh copair(II) sulfat (CuSO₄) le bhith a’ cleachdadh electrodan copair. Sgrìobh na freagairtean a tha a’ tachairt aig a’ chatod agus an anod agus na toraidhean a chaidh a chruthachadh aig gach electrod.
Deasbad
Anns a’ chùis seo, chan e electrod neo-ghnìomhach a th’ anns an electrod, ach electrod copair, agus mar sin bidh an electrod ag ath-bhualadh.
1. Ath-bhualadh aig a’ chatòid:
Aig a’ chatod, thèid na h-ianan Cu²⁺ aig an anod a lùghdachadh.
“`
Cu²⁺(aq) + 2e⁻ → Cu(s) (Comas lùghdachaidh = +0.34 V)
“`
Is e copar cruaidh (Cu) an toradh a thèid a dhèanamh aig a’ chatod, a tha air a thasgadh air an electrod.
2. Ath-bhualadh aig an Anod:
Aig an anod, thèid an electrod copair fhèin a ocsaideachadh.
“`
Cu(s) → Cu²⁺(aq) + 2e⁻ (Comas oxidation = -0.34 V)
“`
Is e ianan Cu²⁺ an toradh a thèid a dhèanamh aig an anod.
Leis gur e copar a th’ anns an electrod, tha na h-ianan Cu²⁺ a chaidh a leictrealachadh san fhuasgladh air an dìoladh le bhith a’ sgaoileadh copair aig electrod an anòd.
Eisimpleir 3: Tomad Meatailt a chaidh a thasgadh
Ceist
Ann an cealla electrolytic, bidh 0.2 mol de electronan a’ sruthadh tro fhuasgladh CuSO₄. Cia mheud gram de chopar a tha air a thasgadh aig a’ chatod?
Deasbad
Faodar an àireamh de mhòlan de electronan (F) a tha a’ sruthadh a chleachdadh gus an àireamh de mhòlan de mheatailt a chaidh a thasgadh a dhearbhadh. Is e co-aontar Faraday airson tasgadh meatailt:
[n = \frac{Q}{Fz} \]
Càite:
– Q = meud na cosgais (ann an Coulombs)
– F = cunbhalachd Faraday (96500 C/mol)
– z = àireamh de eileagtronan gach mòl den ath-bhualadh.
Anns a’ chùis seo, bidh Cu²⁺ a’ gabhail a-steach dà eileagtron gus Cu a thionndadh gu bhith na Cu, agus mar sin tha z = 2.
Is e an àireamh de mhòlan copair a chaidh a thasgadh:
[n = \frac{0.2 \text{ mòlan de electronan}}{2} = 0.1 \text{ mòlan de Cu} \]
Cuideam copair a chaidh a thasgadh:
\[ \text{mais Cu} = n \times \text{Mr} \]
far a bheil Mr na mhais mhòlar de Cu (63.5 g/mol)
Mar sin:
\[ \text{tomad Cu} = 0.1 \times 63.5 = 6.35 \text{ graman} \]
Mar sin, thèid 6.35 gram de chopar a thasgadh air a’ chatod.
Eisimpleir Ceist 4: Electrolysis de fhuasgladh KI
Ceist
Bithear a’ dèanamh dealan-sgaoilidh fuasgladh KI le bhith a’ cleachdadh electrodan neo-ghnìomhach. Sgrìobh na h-ath-bheachdan a tha a’ tachairt aig a’ chatod agus an anod agus na toraidhean a chaidh a chruthachadh aig gach electrod.
Deasbad
1. Ath-bhualadh aig a’ chatòid:
Aig a’ chatod, is iad na h-ianan a tha an sàs ianan K⁺ agus H_⁺O. Tha H_⁺O nas fhasa a lughdachadh na ianan K⁺.
“`
2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(d)
“`
Is e gas haidridean (H₂) an toradh a thèid a dhèanamh aig a’ chatod.
2. Ath-bhualadh aig an Anod:
Aig an anod, is iad na h-ianan a tha an sàs ianan I⁻ agus H_2O. Tha ianan I⁻ nas fhasa an ocsaidachadh na ianan H_2O.
“`
2I⁻(aq) → I₂(s) + 2e⁻
“`
Is e iodine (I₂) an toradh a thèid a dhèanamh aig an anod.
Mar sin, ann an dealan-sgrùdadh fuasgladh KI, is e gas haidridean (H₂) an toradh a thèid a chruthachadh aig a’ chatod agus is e iodine (I₂) aig an anod.
Penutup
Tha tuigse mhath air prionnsapalan agus cleachdaidhean cheallan electrolytic riatanach do dh’ oileanaich agus proifeiseantaich ceimigeachd ann an raointean leithid meatailteachd, cinneasachadh ceimigeach, agus gnìomhachas an lùtha. Tha an artaigil seo a’ taisbeanadh grunn eisimpleirean de dhuilgheadasan electrolysis agus na fuasglaidhean aca gus an tuigse seo a neartachadh. Thathar an dòchas gun cuidich maighstireachd nan bun-bheachdan sin le bhith a’ fuasgladh diofar dhuilgheadasan practaigeach agus teòiridheach a thachras san t-saoghal fhìor.
