Количественная характеристика электролиза выражается
Двумя законами Фарадея
1. Масса вещества, выделяющегося на электродах, прямо пропорциональна ко-личеству прошедшего через электролит электричества.
2. При электролизе различных химических соединений равные количества электричества выделяют на электродах массы веществ, пропорциональные мо-лярным массам их эквивалентов.
Согласно этим законам:
1. m = KэQилиm = KэI t ,гдеm –масса выделившегося вещества;Q – количество электричества в кулонах / Кл /;
I - сила тока в амперах / А /;
t - время в секундах / с /;
Kэ - коэффициент пропорциональности, называемый электрохимическим эк-
вивалентом.
Если I = 1 A, t = 1 c мический эквивалент силой в 1 А в течение
и, следовательно, Q = 1 Кл, то m = Kэ , т.е. электрохи-
– это масса вещества, выделившегося на электроде током 1 с или количеством вещества 1 Кл,
| K = | M э | , тогда | m = | M э | I t , а М | = | M | , где М- молярная масса вещества, а | |
| э | F | F | э | n | |||||
n – число электронов, перемещаемых при окислении или восстановлении.
18
Вологодский государственный технический университет. Научно-техническая библиотека
Электрохимические процессы в промышленности : контрол. задания для студентов очной и заоч. формы обучения: ЭЭФ: спец.140610: напр. 140600 / сост. И. И. Борисова
|
|
|
2. 96500 Кл или 26,8 А / ампер-час / выделяют на электродах молярную массу эквивалента данного вещества. Это количество электричества называют числом или постоянной Фарадея F / Кл/моль или А час/ моль /.
Вследствие параллельных побочных процессов масса вещества, получае-мого при электролизе, оказывается меньше той, которая соответствует количе-ству прошедшего электричества. Отношение массы реально выделенного веще-ства на электроде к теоретической и умноженной на 100, называют выходом по току:
| Вт = | m эксп | 100 . Так как | m = Kэ I t или m = | M э | I t ; Вт = | m эксп F | 100% | |
| F | ||||||||
| m теор | M э It | |||||||
Пример 7.
Для водного раствора данного электролита:
- напишите уравнения процессов, которые идут на электродах при электролизе;
- рассчитайте, сколько и каких веществ выделится на катоде и аноде, если элек-
тролиз вести при силе тока, равной I = …. A, в течение t часов и выходу по то-
ку Вт;
- определите, как изменится анодный процесс, если анод заменить на другой, указанный в таблице
| AgNO3 | рН=10 | графитовые | 0,85 | 15 | 0,5 | цинковые |
Решение :
Нитрат серебра диссоциирует: AgNO3 ↔ Ag+ + NO3-
|
|
|
- процессы, протекающие на электродах:
Катод (-) Ag+ + e- ® Ag0
Анод (+) выполнен из графита при рН=10 4 OH- - 4 e- ® O2 + 2 H2O Анод (+) выполнен из цинка, идет процесс растворения цинкового анода:
Zn - 2 e- ® Zn2+, таким образом, при электролизе раствора нитрата серебра Ag-NO3, образуется Ag0, O2 и H2O.
- рассчитаем массу серебра и объем кислорода, образовавшихся при электроли-зе раствора AgNO3 при силе тока, равной 15А, времени 0,5 часа с учетом выхо-да по току, равным 0,85.
Мэ Ag = M
n
= 108 г/моль. Определяем массу серебра, которая выделилась бы
теоретически при прохождении через раствор AgNO3 данного количества элек-тричества, учитывая, что 0,5 часа равняется 1800 секундам.
19
Вологодский государственный технический университет. Научно-техническая библиотека
Электрохимические процессы в промышленности : контрол. задания для студентов очной и заоч. формы обучения: ЭЭФ: спец.140610: напр. 140600 / сост. И. И. Борисова
mAg = M э I t = 108 ·15 ·1800 = 30,2(г), так как Вт = 0,85,
 | |||
 |
F 96500
то mAg = 30,2 х 0,85 = 25,67 (г).
Определяем объем кислорода, который выделился бы теоретически при прохо-ждении через раствор AgNO3 данного количества электричества, учитывая, что 0,5 часа равняется 1800 секундам, при силе тока, равной 15А.
|
|
|
| VO2 = | V э | I t = | 22,4 ·15 ·1800 | = 1,56(л), так как Вт = 0,85, | ||
| F | 4 · 96500 | |||||
то VO2 = 1,56 х 0,85 = 1,32 (л).
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 396; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!