Seriel elektrolyse. Beregninger i serieelektrolyse

Elektrolyse studeres generelt i elektrokemi som et system, der indeholder en beholder eller en elektrolytisk celle (en beholder) med et flydende stof eller i opløsning, hvor to elektroder er nedsænket (katoden eller den negative pol og anoden eller polen positiv). Sådanne elektroder er forbundet til en generator (celle eller batteri), som, når den er tændt, leder strøm fra en elektrode til en anden gennem væsken, hvilket forårsager oxidationsreduktionsreaktioner, der omdanner elektrisk energi til energi kemi.

Men når elektrolyse anvendes i industrier, er det i praksis ikke kun en elektrokemisk celle med to elektroder; men snarere adskillige store tanke forbundet i serie, som vist i åbningsbilledet. Derudover bruges kun en generator med tilstrækkelig kapacitet til at servicere alle disse tanke, for hvis der blev brugt en generator til hver tank, ville det økonomiske tab gøre produktionen umulig industriel.

I teksten Kvantitative aspekter af elektrolyse det blev vist, at ved hjælp af den elektriske ladningsformel (Q = i. t) og gennem forholdet mellem Faraday-konstanten (96500 C) og stoffernes molære masser og med halvreaktionerne afbalanceret katodisk og anodisk, er det muligt at bestemme massen af ​​det stof, der er blevet transformeret eller opnået i et kar elektrolytisk.

Dette kan også gøres i tilfælde af serieelektrolyse. Men der er to faktorer, der skal tages i betragtning:

1. Da generatoren er en for alle de elektrolytiske celler, vil tiden (t) og intensiteten af ​​den elektriske strøm (i) være den samme for alle cellerne. Derfor, den elektriske ladning (Q) vil også være den samme for alle celler;

2. Massen opnået eller transformeret i hver celle vil være forskellig, da stofferne i hver enkelt er forskellige. Dette skyldes for eksempel Zn-ionen²⁺ kræver dobbelt så mange elektroner som Ag-ionen¹⁺. Disse masser kan beregnes ved hjælp af regler på tre eller direkte ved hjælp af nedenstående formel:

m = __M. Q__
q. 96500

På hvilke:

M = molær masse af hvert stof;
Q = systemets elektriske ladning;
q = ionladninger, f.eks. hvis ionerne er Ag¹⁺, vil værdien af ​​q være 1.

Se et eksempel på, hvordan du udfører denne type beregning:

Eksempel: Der er tre elektrolytiske kar, der er forbundet i serie, hver med AgNO₃, CuSO₄ og ZnC3₂. Ved at vide, at der blev deponeret 108 g metallisk sølv i den første beholder, kan det konkluderes, at følgende også blev deponeret:

a) 31,75 g metallisk kobber.

b) 65,4 g metalzink.

c) 63,5 g metallisk kobber.

d) 108 g metallisk kobber.

e) 108 g metalzink.

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

Løsning:

Fra massen fundet i den første elektrolytiske celle kan vi opdage systemets elektriske ladning, som er den samme for alle tanke:

Ag⁺ + 1e^-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol

1 mol. 96500 C 108 g (molær masse)
Q 108 g (opnået masse)
Q = 96500C

Med denne værdi i hånden kan vi opdage masserne af andre metaller. Dette kan gøres gennem reglen om tre eller den formel, der blev givet tidligere:

• Ved regel af tre:

2. elektrolytisk fartøj: 3. elektrolytisk fartøj:

Røv²⁺ + 2e^-→ Cu Zn⁺² + 2e^-→ Zn
↓ ↓ ↓ ↓
2 mol 1 mol 2 mol 1 mol 
2. 96500 C 63,5 g 2. 96500 C 65,4 g
96500 cm_Røv 96500 cm_Zn
m_Røv = 31,75 gm_Zn = 32,7 g

• Ved formlen: m = __M. Q__
  q. 96500

2. elektrolytisk fartøj: 3. elektrolytisk fartøj:

m_Røv = (63,5). (96500) m_Zn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
m_Røv = 31,75 gm_Zn = 32,7 g

Derfor er det rigtige alternativ bogstavet “a”.

Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi

Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm