Несколько несложных задач по химии. В чем мои ошибки?

[Chimiq]

Доброе время суток, уважаемые коллеги!

Несколько несложных химических задач решено мной самостоятельно, но в чем-то неправильно. В чем конкретно ошибки - не могу отыскать, вроде все верно. Просьба помочь разобраться и дать мне аргументированное объяснение.

Итак:

1) Условие: Перманганатометрическое титрование раствора FeSO₄ 0.1 н раствором NaMnO₄, которого на титрование затрачено 0.25*10^-5 м³.

10 FeSO₄ + 2NaMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + Na₂SO₄ + 8H₂O

Вопрос: какое химическое количество (моль) перманганата натрия прореагировало?

Мой ответ: 2,5*10^-3 л * 0,02 моль/л = 5*10^-5 моль NaMnO₄.


2) Условие: При электролизе водного раствора азотнокислого висмута на катоде выделилось в течение 1 ч 0,014 кг висмута. Выход по току равен 94%.

Вопрос: вычислить силу тока и составить схему электролиза раствора нитрата висмута.

Мой ответ: используя формулу объединенного закона Фарадея, получим I = (14 г Bi * 3 принятых одним катионом Bi³⁺электрона * 96500 Кл/моль) / (0.94 выход по току * 209 г/моль *3600 с) = 5.7 A
На катоде восстанавливается висмут (III) до висмута (0), а на аноде окисляется вода с образованием O₂ и четырех протонов.
4Bi(NO₃)₃ + 6H₂O = 4Bi + 3O₂ + 12HNO₃


3) Условие: Для получения 1 м³ хлора (нормальные условия) при электролизе раствора хлорида натрия через раствор пропущено 0,67 А*с электричества.

Вопрос: вычислить выход по току.

Мой ответ: используя формулу объединенного закона Фарадея, получим, что выход по току = (1 м³ Cl₂ * 2 отданных одним анионом Cl^-электрона * 7,44 * 10^-3 А*с/моль ->это перевод постоянной Фарадея 96500 Кл/моль, равной также 26.8 А*ч/моль) / (0.0224 м³ м³/моль * 0.67 A*c) = 5.7 A[/i]

В знаменателе должна, согласно формуле Фарадея, стоять также продолжительность проведения электролиза. Его в моем решении нет, зато есть 0.67 A*c. Тем более, что время не указано в условии задачи.


4) Условие: При прохождении через раствор соли трехвалентного металла тока силой 1,5 А в течение 30 мин на катоде выделилось 1,071 г металла.

Вопрос: вычислить атомную массу металла.

Мой ответ: используя формулу объединенного закона Фарадея, получим, что m (M) = 1,071 г = (1 ->это выход по току, равный 1, или 100% * M_r (металла) * 1,5 А * 30 минут * 60 с) / (3 принятых одним катионом M⁺³электрона * 96500 Кл/моль).

Отсюда находим молярную массу металла, равную 114.8. Выходит, это индий.[/i]

Заранее большое спасибо за помощь!

[mendel]

1. Все верно.


2.

На катоде восстанавливается висмут (III) до висмута (0), а на аноде окисляется вода с образованием O₂ и четырех протонов.

Для полноты ответа необходима химическая запись процессов на катоде и аноде (Bi⁺³ + 3e ->... и H₂O - 2e ->...)


3. Еще раз внимательно прочитайте вопрос:

Вопрос: вычислить выход по току.

А теперь Ваш ответ:

5.7 A

Ничего не смущает? (В формуле, признаюсь, не разбирался)


4. И здесь ошибки не нашел.

[chimist]

2 отданных одним анионом Cl^-электрона * 7,44 * 10^-3 А*с/моль ->это перевод постоянной Фарадея 96500 Кл/моль, равной также 26.8 А*ч/моль...

2 электрона отдают два хлорид-иона (наверное, опечатка в приведенном решении),
переводить постоянную Фарадея не нужно, т.к. кулон - это ампер-секунда.

[Chimiq]

1) Мне всегда не нравились расчеты с использованием нормальностей. Привычнее и удобнее использовать универсальные молярности, ведь нормальности не всегда совпадают с молярностями и надо указывать, с какой реакцией, веществом имеем дело. Вот и здесь: Mn(VII) переходит в Mn(II) и присоединяет при этом 5 электронов. А поскольку нормальность всегда больше молярности в число присоединяемых/отдаваемых электронов раз, то и молярность равна (0,01 моль*экв/л) / 5 электронов = 0,02 моль / л. Вот такие мои рассуждения. Если они правильные, то задача решается правильно.

3) Здесь моя опечатка: конечно, 2 электрона отдают два хлорид-иона. Далее, согласно расчету с использованием моего перевода значения постоянной Кулона, получаем выход по току 99,21%. Если ничего не переводить, как сказал chimist, то получим:

выход по току = (1 м³ Cl₂ * 2 отданных двумя анионами Cl^- электрона * 96500 А*с/моль) / (0.0224 м³/моль * 0.67 A*c)*100% = 12859808100%

Это же заведомо неправильный ответ! Значит, что-то решаем неправильно, где-то глобальная ошибка, которая и дает такие результаты. Как все-таки решить эту задачу, подскажите, пожалуйста?

[Chimiq]

Придуман новый подход к решению задачи №3, который представляется логичным, правильным и хорошим, но, увы, не дает такого же правильного ответа:

Сl^- - 1е = Cl⁰

По определению, постоянная Фарадея - количество электричества, которое надо пропустить для выделения 1 моль*экв продукта. В данном случае, чтобы выделить 1 моль*экв Cl (35,5 г*экв, или 11,2 л*экв) потребуется 96480 Кл электричества. А чтобы выделить 1 моль Cl₂ (71 г, или 22,4 л) потребуется 96480 Кл*2 = 192960 Кл электричества.

2Сl^- - 2е = Cl₂⁰

Далее, учитывая, что 1 Кл = 1 А*с, составляем пропорцию для нахождения теоретического количества молекулярного хлора, которое могло бы выделиться на основании закона Фарадея:

192960 Кл электричества - дает 22,4 л Cl₂
0,67 Кл электричества - дает x л Cl₂

Отсюда x = 7,78*10^-5 л Cl₂.

Но по условию задачи получилось 1 м³ = 1000 л Cl₂, что в очень много раз больше теоретического объема хлора (величины x). Но такого не может быть ни в коем случае!
Соответственно, мы не можем корректно посчитать выход по току как величину, равную отношению практически полученного объема хлора к рассчитанному теоретически.

Вывод: либо задача составлена неправильно, либо я решаю ее неправильно.

Какие будут мнения, уважаемые химики?

[amik]

Видимо ошибка в условии.
При 100% выходе кол-во электричества для получения 1м3 хлора должно составить ~ 8.61*10⁶ A*c