Практическа работа изчисление 3 електролиза

Преминаването на електрически ток през електролитите. закони на електролиза на Фарадей.

Когато ток протича през някои решения, например, чрез разтвор на сярна киселина, вода се разлага на съставните си части - водородът и кислородът се освобождават върху плочите свързани съответно към положителните и отрицателните полюси на батерията. Този вид решения са химически разграждащи се, когато ток минава през тях, се наричат електролити, както и процеса на разлагане на веществата, електрически ток - електролиза. Проводниците са потопени в електролита за подаване на ток към него наречени електроди: положителен електрод - анода, отрицателен електрод - катод. Продуктите на разлагане на електролита, например, водород и кислород, в експеримента, електродите са разпределени през цялото време, докато има ток. Масата на освободен вещество може да бъде измерена. Ако се избере такова решение, при което освободената материал се утаява под формата на твърда утайка на електрода, тогава теглото може да се измери лесно. Например, ако токът течащ през разтвор на меден сулфат, мед, депозиран в катода. Това явление може лесно да се наблюдава, ако катода направена от въглерод - въглерод черна повърхност да се забележи червеникаво меден слой се утаява. С тегло на катода преди и след експеримента, може да се определи масата на утаен метал. Измерванията показват, че масата на вещество, освободено при електродите зависи от текущия силата и момента на електролиза. Затварянето на веригата в различни интервали от време, е възможно да се уверите, че масата на отделеното вещество е пропорционално на времето на преминаване на ток. Също така, на масата на отделеното вещество е пропорционална на ток. Така се оказва, че масата на отделеното вещество е пропорционална на произведението на ток и време на електролиза. Всичко това позволи на Фарадей да формулира важен закон, който носи неговото име: масата на вещество освободен в електрода е пропорционална на заряда, или количеството електроенергия, преминали през електролита. Това е първият закон на Фарадей. Ако m - маса на освободените вещества, I - големината на тока, т - време на електролиза, р - общият размер на разходите преминава през банята в момент T, можем да пишем закон първия Фарадей, както следва:

m = KQ = Kit, където К - коефициент на пропорционалност.

Ако приемем, че в тази формула, Q за зареждане = 1, получаваме, че коефициентът К е равна на масата на вещество, освободено след 1 C заряд, или друго вещество в насипно състояние, излъчвана ток 1А в 1 сек. Фарадей Изследванията показват, че стойността на К е характеристика на всяко вещество. Стойността на K се нарича електрохимичен еквивалент на веществото. По този начин, ние получаваме че електрохимичната еквивалент на веществото, наречен маса на веществото, освободен по време на електролизата на висулка изминало ток през разтвора.

Електрохимични еквивалента от различни вещества се различават значително един от друг. Отговорът на този въпрос - за какво свойства на дадено вещество зависи от неговия химичен еквивалент, дава следната важна закона, който също е бил инсталиран на опита на Фарадей (втори закон на Фарадей): Електрохимични еквиваленти от различни вещества са пропорционални на техните молекулни тегла и обратно пропорционална на броя изразяват своята химическа валентност. Това право може да се разбере от следния пример: Моларно маса на сребро е равно на 0,1079 кг / мол, неговата валентност - 1. Моларен маса на цинк е 0.0654 кг / мол, неговата валентност - 2. Следователно, от втория закон на Фарадей електрохимични еквивалента сребърен и цинк трябва да се третира като = 3.30

Ако все още обозначен с К [кг / C] електрохимичен еквивалент вещество чрез М [кг / мол] - неговата молекулна маса, и п - валентност (п = 1, 2, ...), втория закон на Фарадей може да бъде пренаписана като :

Тук от 1 / F означава фактор пропорционалност който е универсална константа, т. Е. има същата стойност за всички вещества. Стойността на F е константа Фарадей. Неговата стойност намерено експериментално е равен на: F = 96 484 С / мол. Съотношението на моларната маса на веществото своята валентност M / п се нарича химически еквивалент на веществото. Тази връзка показва как е необходимо масата на веществото да замени един мол водород в химични съединения. В моновалентни вещества числено равно на химически еквивалент на моларен маса. С помощта на тази концепция, ние можем да изразим втория закон на Фарадей, както следва: електрохимични еквиваленти вещества са пропорционални на техните химически еквиваленти. Сега ние можем да изразят право Фарадей, както под формата на формула: m = р = То, където m - маса на веществото освободен по време на преминаването през количество електролит на електроенергия в. Това, съчетано закон на Фарадей. Тази формула има прост физичен смисъл. Поставете в него m = M / п, R. Е. Вземете един химически еквивалент тегло на веществото. Тогава се F = р. Това означава, че константата на Фарадей е числено равно на р за зареждане, която трябва да се преминава през всяка електролит да се подчертае материал електрод в количество равно на един химически еквивалент. Електролиза е техническо приложение в процеси като електролитен метод за получаване на чисти метали, галванични, галванопластика.

Цел: Знаейки, че химически еквивалент на водород е равно на 1,045 ∙ 10 -8килограма / C, изчисляване на електрохимична еквивалент от хлор. Валентността на хлор е равно на 1, относителната атомното тегло на хлор и водород, са 35.45 и 1.008.

Практическа работа №3:

плаки посребряваше извършва при J текущата плътност = 0,5 А / дм 2 с време Т = 5 часа стои тегло М = 2 кг сребро. Намери записи област. Електрохимично еквивалент от сребро К = 1,118 х 10 -6 кг / C.

Запис на числени стойности и единици за измерване на физични величини, да прехвърлят под-кратните и кратни на стойностите на числа.

Използвайте формулата на първия закон на Фарадей.

Използвайте формула за комуникация ампераж настоящите плочи плътност с площ: I = й х S

Смесват горните две формули, за да изразят неизвестно площ на плаките по отношение на известни количества да заместят числени стойности и изчислява.

Електролитно баня за производството на алуминий е предназначен за 25 000 А. електролиза на алуминий, произведено при работно напрежение от 4,8 V на клетката. Токов изход (ефективност) е 86%. Електрохимично еквивалент К = 0335 гр / А х часа. Колко алуминий се произвежда на ден? Какво е потреблението на енергия на 1 кг алуминий?

Използване формула първия даден закон на Фарадей ефективност: m = ηKIt, η - ефективност

Използвайте формула за работа tokaA = Uit, тъй като тя се консумира електроенергия.

консумация на енергия, получена с помощта на формулата: у =, където γ - консумация на енергия.

Да се провери размерите на получените стойности.

При какви напрежение трябва да бъде апарат вода електролиза с ефективност от 80% от разходите на електроенергия на не повече от 965 кДж кислород еволюирал е в обем 1L под налягане от 200 кРа при температура 300К? Фарадей константа, кислород валентност и константата на моларен газ са съответно 96 500 С / мол; 2; 8,31 J / (мол х К).

Желаният напрежение е намерена чрез изразяване от формулата: Epoleznaya = Чу, gdeEpoleznaya- електрическа енергия (полезност), която отива директно отделяне на кислород.

Въз основа на факта, че ефективността се определя по формулата: η =, изразен от този formulyEpoleznaya.

Намерете сумата на акция по комбиниран закона на Фарадей: m =, изразявайки от negoq.

Заместването формула с формула punktovdiev напрежение (точка А), за да се получи формула за напрежение. В тази формула, освен напрежението остава неизвестна маса еволюира кислород.

Масата на освободен кислород установено чрез изразяване от уравнение Менделеев-Clapeyron уравнение: PV = RT, M = 32 х 10-3kg / мол - моларна маса на кислород.

Чрез заместване с формула за полученото massymv punktefformulu напрежение за да се получи крайната формула, и заместване на цифровите стойности, изчислени.

Да се провери размерите на получените стойности.

В никел-покритие за 1 часа депозиран никел слой с дебелина L = 0,01 mm. Определяне на ток J плътност, ако никел атомна маса А = 0,0587 кг / мол валентност п = 2, ρ никел плътност = 8,9 х март 10 кг / м3.

Използвайте правото комбинация Фарадей: m =

Заместител с формула с формула punktadv punktac.

За да се експресира плътността на тока, и заместване на цифровите стойности, изчислени.

Да се провери размерите на получените стойности.

В електролиза на разтвор на сярна киселина, консумирана мощност 37 вата. За да се определи устойчивостта на електролит, ако по време на 50-та минута се разпределят 0,3 г водород. Монтаж 80% ефективност. Фарадей постоянна 96,5 х 10 март C / мол. Атомна маса и валентност водород равно съответно на 1,0 х 10 -3 кг / мол и 1. Забележки:

Използвайте комбинация закон на Фарадей: m =, където η - ефективността на инсталацията.

Използвайте формула - закона на Ом: I =, мощност: P = U х I

Изразете закон на Фарадей от комбинираната силата на тока.

Комбинирането формули punktad експресират желания съпротивление на електролита.

Заместител punktaev формула от формулата за устойчивостта на punktaf.

Заместник числови стойности и се изчисли.

Да се провери размерите на получените стойности.

Формулиране на първия закон на Фарадей.

Посочете втория закон на Фарадей.

Посочете комбиниран закон на Фарадей.

Какво е химически еквивалент на веществото?

Каква е константа Фарадей?

Въведете числената стойност и Фарадей константата на единица.

Кои от електроди, наречен анод, катод и?

Как може да се измери масата на отделеното вещество.

Посочва се, при никакви приложими процеси за електролиза и накратко обясни какво е всеки един от тези процеси.