Серийна електролиза. Изчисления в последователна електролиза

Електролизата обикновено се изучава в електрохимията като система, която съдържа вана или електролитна клетка (контейнер) с течно вещество или в разтвор, в който са потопени два електрода (катодът или отрицателният полюс и анодът или полюсът положителен). Такива електроди са свързани към генератор (клетка или батерия), който, когато е включен, провежда електричество от a електрод към друг през течността, причинявайки реакции на окислително-редукционни, които трансформират електрическата енергия в енергия химия.

Когато обаче електролизата се прилага в промишлеността, на практика това не е просто електрохимична клетка с два електрода; по-скоро няколко огромни резервоара, свързани последователно, както е показано на началното изображение. Освен това за обслужване на всички тези резервоари се използва само един генератор с достатъчен капацитет, защото ако се използва генератор за всеки резервоар, икономическата загуба би направила производството невъзможно индустриални.

В текста Количествени аспекти на електролизата

беше показано, че посредством формулата за електрически заряд (Q = i. t) и чрез връзката на константата на Фарадей (96500 C) с моларните маси на веществата и с полуреакциите балансирано катодно и анодно, е възможно да се определи масата на веществото, което е трансформирано или получено във вана електролитни.

Това може да се направи и в случай на последователна електролиза. Но има два фактора, които трябва да се вземат предвид:

1. Тъй като генераторът е един за всички електролитни клетки, времето (t) и интензитетът на електрическия ток (i) ще бъдат еднакви за всички клетки. Следователно, електрическият заряд (Q) също ще бъде еднакъв за всички клетки;

2. Масата, получена или трансформирана във всяка клетка, ще бъде различна, тъй като веществата, съдържащи се във всяка една, са различни. Това е така, защото например йонът Zn2+ изисква два пъти повече електрони от йона Ag1+. Тези маси могат да бъдат изчислени, като се използват правила на три или директно с помощта на формулата по-долу:

m = __M. Q__
q. 96500

На какво:

M = моларна маса на всяко вещество;
Q = електрически заряд на системата;
q = йонни заряди, напр. ако йоните са Ag1+, стойността на q ще бъде 1.

Вижте пример за това как да извършите този вид изчисление:

Пример: Има три електролитни чана, свързани последователно, всяка съдържаща AgNO3, CuSO4 и ZnCℓ2. Знаейки, че в първия съд са депонирани 108 g метално сребро, може да се заключи, че са депонирани и следните:

а) 31,75 g метална мед.

б) 65,4 g метален цинк.

в) 63,5 g метална мед.

г) 108 g метална мед.

д) 108 g метален цинк.

(Атомни маси: Ag = 108; Cu = 63,5; Zn = 65,4).

Резолюция:

От масата, открита в първата електролитна клетка, можем да открием електрическия заряд на системата, който е еднакъв за всички клетки:

Ag+ + 1e-→ Ag
↓ ↓
1 мол 1 мол

1mol. 96500 C 108 g (моларна маса)
Q 108 g (получена маса)
Q = 96500C

С тази стойност в ръка можем да открием масите на други метали. Това може да стане чрез правилото на три или формулата, дадена по-рано:

  • По правило три:

2-ра електролитна купа: 3-та електролитна купа:

Задник2+ + 2e-→ Cu Zn+2 + 2e-→ Zn
↓ ↓ ↓ ↓
2 mol 1 mol 2 mol 1 mol 
2. 96500 C 63,5 g 2. 96500 С 65.4 g
96500 смЗадник 96500 смZn
мЗадник = 31,75 gмZn = 32,7 g

  • По формулата: m = __M. Q__
    q. 96500

2-ра електролитна купа: 3-та електролитна купа:

мЗадник = (63,5). (96500) мZn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
мЗадник = 31,75 gмZn = 32,7 g

Следователно правилната алтернатива е буквата „а“.


От Дженифър Фогаса
Завършва химия

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm

Бразилия е сред най-лошите страни в класацията за образование

Бразилия не се представи добре в Международната програма за оценка на учениците (Пиза) 2015 г., м...

read more

Феодор Феликс Конрад Линен

Германски биохимик, роден в Мюнхен и починал в същия град, изследовател в Max-Planck-Institut für...

read more

Фракциониране на хетерогенни смеси

В природата не е възможно да се намерят всички вещества в чисто състояние, дори когато са смесени...

read more