Так получают очень чистые Ме ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
▲ Задача Рассмотрите процесс рафинирования Ni, содержащего примеси Zn и Cu в растворе H2SO4. Какие процессы будут протекать на катоде и аноде? Какое время нужно для проведения рафинирования при токе 500 А для выделения 5 кг никеля при выходе по току 98%? Решение. Ионный состав раствора: H2SO4 → H+ + SO42- H2O ↔ H+ + OH- рН=2 Запишем потенциалы возможных электродных процессов ЕрО2/ОН- =1,23-0,059рН = +1,112В; ЕрН+/Н2 = -0,059рН = -0,118В Е0Ni2+/Ni = - 0,250В Е0Zn2+/Zn = -0,76В; Е0Сu2+/Cu = + 0,337В Т.к. Е0Zn2+/Zn < Е0Ni2+/Ni < Е0Cu2+/Cu < EpO2/OH- то первым на аноде окисляется Zn, затем очищаемый Ме – Ni, примеси Cu не растворяются, а выпадают в осадок (шлам). Т.к. Е0Ni2+/Ni > Е0Zn2+/Znи потенциал ионов Ni2+ ↑, чем ионов Zn2+, то на катоде осаждается чистый никель. В начале процесса в растворе отсутствуют ионы Ni2+ и на катоде выделяется Н2. Þ [+A]: Zn0 → Zn2+ + 2е Ni0 → Ni2+ + 2е [- K]: 2Н+ + 2е → Н2↑ Ni2+ + 2е → Ni0
Время для рафинирования по закону Фарадея (Мэ,Ni=29,5 г/моль): или τ =9,27 ч
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
▲ Задача Определите объем Cl2, выделившийся при электролизе водного раствора NaCl на платиновых электродах, если объем выделившегося при этом Н2 - 44,8 мл. Выход по току хлора – 80%.
Решение. Ионный состав раствора: NaCl → Na+ + 2l- H2O ↔ H+ + OH- рН=7 гидролизa соли Потенциалы возможных процессов: ЕрН+/Н2 = -0,059рН = -0,41В ЕрО2/ОН- =1,23-0,059рН = +0,81В; Е0Сl2/Cl- = + 1,36В Е0Сl2/Cl- - ЕрО2/ОН- < 1 Þвозможны оба процесса Электродные процессы: [- K]: 2Н+ + 2е → Н2↑ [+A]: 4ОН- → О2 ↑ + 2Н2О + 4е 2Cl- → Cl2 + 2e По закону Фарадея:
Количество электричества, прошедшее через электроды: qk = qa =I·τ Þ Þ ▲ Задача Определить выход по току Fe, Co, Cd при электролизе раствора смеси их сернокислых солей (сульфатов), если массы выделившихся на катоде Ме соответственно mFe= 5,58 г; mCo=5,9 г; mCd=11,2 г. Пример 1.3.Рассчитайте величину максимальной электроэнергии, которая может быть выработана серебряно – цинковым ГЭ при уменьшении массы анода на 1 г в результате протекания электрохимической реакции при условиях заданных в примере 1.2. Решение. Анодом ГЭ является цинковый электрод. Количество электричества Q, прошедшего через электродную поверхность, рассчитывается из объединенного закона Фарадея:
Максимально вырабатываемая электроэнергия или Wэл = 1,23 Вт ч. Пример 1.5. Рассчитайте ЭДС концентрационного ГЭ: H2,Pt | НCl || СН3СООН| H2,Pt , работающего при одинаковых давлениях и одинаковых концентрациях водных растворов кислот c0 = 0,1 моль/л. Решение.Для кислой среды уравнения электродных реакций в концентрационном элементе: А -: H2 → 2H+ + 2 К+: 2H+ + 2 → H2 Величина равновесного потенциала этих электродов определяется по уравнению , при . Рассчитаем активность ионов водорода : а) в растворе уксусной кислоты: СН3СООН СН3СООН– + H+, т.к. уксусная кислота является слабым электролитом, то коэффициент активности и ≈ ; константа диссоциации Кд = 1,75 10-5 = αс0 , где степень диссоциации и тогда , следовательно В. б) в растворе соляной кислоты: HCl → H+ + Cl–, так как НСl является сильным электролитом, то сначала рассчитываем ионную силу раствора : , затем по таблице находим коэффициент активности и тогда: и В. Т.к. , рассчитанный для соляной кислоты больше, чем для уксусной, то катодом будет электрод погруженный в раствор соляной кислоты, анодом - электрод погруженный в раствор уксусной кислоты. В.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|