1. Какова будет масса алюминия, получаемого при электролизе расплава al2o3, если провести электролиз в течение 1 часа

Задача 1. Для решения этой задачи посмотрим на основное уравнение реакции электролиза:

\[\text{Al}_2\text{O}_3 + \text{Na}_3\text{AlF}_6 \rightarrow 2\text{Al} + 3\text{O}_2 + 6\text{NaF}\]

Из этого уравнения видно, что при электролизе алюминиевого оксида (Al2O3) мы получаем 2 моль алюминия (Al).

Следующим шагом необходимо вычислить количество заряда, прошедшего через электролизную ячейку в течение 1 часа. Для этого мы можем использовать формулу:

\[q = I \cdot t\]

где \(q\) - заряд (количество электронов), \(I\) - сила тока (20000 Ампер), \(t\) - время (1 час = 3600 секунд).

Подставим значения в формулу:

\[q = 20000 \cdot 3600 = 72000000 \text{ Кулонов}\]

Теперь мы можем использовать формулу для вычисления массы вещества, осажденного на электроде:

\[m = \frac{q \cdot M}{z \cdot F}\]

где \(m\) - масса вещества, \(M\) - молярная масса алюминия (26.98 г/моль), \(z\) - число электронов, необходимых для реакции (3 для алюминия), \(F\) - постоянная Фарадея (96500 Кулон/моль).

Подставим значения в формулу:

\[m = \frac{72000000 \cdot 26.98}{3 \cdot 96500} = 624.74 \text{ г}\]

Таким образом, масса алюминия, получаемого при электролизе расплава Al2O3, составляет 624.74 г.

Задача 2. Для электролиза водного раствора сульфата кадмия (CdSO4) на угольных электродах при заданном pH и концентрации соли, необходимо использовать следующую схему:

На положительный анод (окисляющий электрод) подается положительное напряжение, что позволяет осуществить окисление ионов гидроксида воды (OH-) в кислород (O2) и свободные протоны (H+):

\[4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^-\]

На отрицательный катод (восстанавливающий электрод) осуществляется процесс редукции ионов кадмия (Cd2+) к кадмию (Cd):

\[Cd^{2+} + 2e^- \rightarrow Cd\]

Таким образом, выполнение этой схемы электролиза позволит расщепить воду на кислород и водород, а также восстановить ионы кадмия к кадмию. Содержимым анодной камеры станет кислород, а содержимым катодной камеры - кадмий.

Схема электролиза водного раствора сульфата кадмия на угольных электродах будет выглядеть следующим образом:

\[
\begin{array}{c|c|c}
& \text{Анод} & \text{Катод} \\
\hline
\text{Реакция} & 4OH^- \rightarrow 2H_2O + O_2 + 4e^- & Cd^{2+} + 2e^- \rightarrow Cd \\
\hline
\text{Вещества} & \text{Вода, сульфат кадмия} & \text{Вода, сульфат кадмия} \\
\hline
\text{Продукты} & \text{Кислород, свободные протоны} & \text{Кадмий} \\
\end{array}
\]

Из схемы следует, что при электролизе водного раствора сульфата кадмия на угольных электродах при pH=2 и концентрации соли 0,01 моль/л, на анодной камере будет выделяться кислород, а на катодной камере будет осаждаться металлический кадмий.