Järjestikune elektrolüüs. Arvutused jada elektrolüüsina

Elektrolüüsi uuritakse üldiselt elektrokeemias kui süsteemi, mis sisaldab vaati või elektrolüütilist elementi (mahuti) vedela ainega või lahuses, kuhu on sukeldatud kaks elektroodi (katood või negatiivne poolus ja anood või poolus positiivne). Sellised elektroodid on ühendatud generaatoriga (element või aku), mis sisselülitatuna juhib elektrit a-st elektroodi vedeliku kaudu teise, põhjustades oksüdatsiooni-redutseerimise reaktsioone, mis muudavad elektrienergia energiaks keemia.

Kui aga tööstuses rakendatakse elektrolüüsi, pole see praktikas mitte ainult kahe elektroodiga elektrokeemiline element; vaid pigem mitu tohutut järjestikku ühendatud tanki, nagu avapildil näha. Lisaks kasutatakse kõigi nende paakide hooldamiseks ainult ühte piisava võimsusega generaatorit, sest kui iga tanki jaoks kasutataks generaatorit, muudaks majanduslik kahju tootmise teostamatuks tööstuslik.

Tekstis Elektrolüüsi kvantitatiivsed aspektid näidati, et elektrilaengu valemi abil (Q = i. t) ja Faraday konstandi (96500 C) seose kaudu ainete molaarmassidega ja poolreaktsioonidega tasakaalustatud katoodse ja anoodse taseme korral on võimalik kindlaks määrata anumas muundatud või saadud aine mass elektrolüütiline.

Seda saab teha ka seeriaelektrolüüsi korral. Kuid tuleb arvestada kahe teguriga:

1. Kuna generaator on kõigi elektrolüütiliste elementide jaoks üks, on aeg (t) ja elektrivoolu intensiivsus (i) kõigi rakkude jaoks ühesugused. Seetõttu ka elektrilaeng (Q) on kõigi rakkude jaoks sama;

2. Igas rakus saadud või muundatud mass on erinev, kuna igas sisalduvad ained on erinevad. Seda seetõttu, et näiteks Zn ioon²⁺ nõuab kaks korda rohkem elektrone kui Ag-ioon¹⁺. Neid masse saab arvutada kolme reegli abil või otse järgmise valemi abil:

m = __M. Q__
q. 96500

Mille kohta:

M = iga aine molaarmass;
Q = süsteemi elektrilaeng;
q = ioonlaengud, nt kui ioonid on Ag¹⁺, q väärtuseks saab 1.

Vaadake näidet, kuidas seda tüüpi arvutust teha:

Näide: On kolm järjestikku ühendatud elektrolüütilist vaati, millest igaüks sisaldab AgNO-d₃, CuSO₄ ja ZnCℓ₂. Teades, et esimesse vaatesse ladestati 108 g metallhõbedat, võib järeldada, et hoiule anti ka järgmine:

a) 31,75 g metallist vaske.

b) 65,4 g metallist tsinki.

Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

c) 63,5 g metallist vaske.

d) 108 g metallist vaske.

e) 108 g metallist tsinki.

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

Resolutsioon:

Esimesest elektrolüütilisest elemendist leitud massist võime avastada süsteemi elektrilaengu, mis on kõigi rakkude jaoks sama:

Ag⁺ + 1e^-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol

1mol. 96500 C 108 g (molaarmass)
Q 108 g (saadud mass)
Q = 96500C

Kui see väärtus on käes, võime avastada teiste metallide massi. Seda saab teha kolme reegli või varem antud valemi abil:

• Kolme reegli järgi:

2. elektrolüütiline anum: 3. elektrolüütiline anum:

Perse²⁺ + 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_Perse 96500 cm_Zn
m_Perse = 31,75 gm_Zn = 32,7 g

• Valemi järgi: m = __M. Q__
  q. 96500

2. elektrolüütiline anum: 3. elektrolüütiline anum:

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

Seetõttu on õige alternatiiv täht “a”.

Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia

Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Järjestikune elektrolüüs"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm. Juurdepääs 28. juunil 2021.