Sērijveida elektrolīze. Aprēķini sērijveida elektrolīzē

Elektrolīzi parasti pēta elektroķīmijā kā sistēmu, kas satur cisternu vai elektrolītisko šūnu (konteineru) ar šķidru vielu vai šķīdumā, kurā iegremdēti divi elektrodi (katods vai negatīvais pols un anods vai pols pozitīvs). Šādi elektrodi ir savienoti ar ģeneratoru (elementu vai akumulatoru), kas, ieslēdzot, vada elektrību no a caur šķidrumu elektrodu uz citu, izraisot oksidēšanās-reducēšanās reakcijas, kas pārveido elektrisko enerģiju enerģijā ķīmija.

Tomēr, ja rūpniecībā tiek izmantota elektrolīze, praksē tā nav tikai elektroķīmiska šūna ar diviem elektrodiem; drīzāk vairākas milzīgas tvertnes, kas savienotas virknē, kā parādīts sākuma attēlā. Turklāt visu šo tvertņu apkalpošanai tiek izmantots tikai viens ģenerators ar pietiekamu jaudu, jo, ja katrai tvertnei izmantotu ģeneratoru, ekonomiskie zaudējumi padarītu ražošanu neiespējamu industriāls.

Tekstā Elektrolīzes kvantitatīvie aspekti tika parādīts, ka ar elektriskā lādiņa formulu (Q = i. t) un caur Faradejas konstantes (96500 C) saistību ar vielu molārajām masām un pusreakcijām līdzsvarotai katodiskai un anodiskai, ir iespējams noteikt tvertnē pārveidotās vai iegūtās vielas masu elektrolītisks.

To var izdarīt arī sērijveida elektrolīzes gadījumā. Bet ir jāņem vērā divi faktori:

1. Tā kā ģenerators ir viens visām elektrolītiskajām šūnām, laiks (t) un elektriskās strāvas intensitāte (i) visām šūnām būs vienāda. Tāpēc elektriskā lādiņa (Q) būs vienāda arī visām šūnām;

2. Katrā šūnā iegūtā vai pārveidotā masa būs atšķirīga, jo katrā esošās vielas ir atšķirīgas. Tas notiek tāpēc, ka, piemēram, Zn jons²⁺ nepieciešams divreiz vairāk elektronu nekā Ag jonam¹⁺. Šīs masas var aprēķināt, izmantojot trīs kārtojumus vai tieši izmantojot šādu formulu:

m = __M. Q__
q. 96500

Uz ko:

M = katras vielas molārā masa;
Q = sistēmas elektriskā lādiņa;
q = jonu lādiņi, piemēram, ja joni ir Ag¹⁺, q vērtība būs 1.

Skatiet piemēru, kā veikt šāda veida aprēķinus:

Piemērs: Ir trīs elektrolītiskās tvertnes, kas savienotas virknē, katrā no tām ir AgNO₃, CuSO₄ un ZnCℓ₂. Zinot, ka pirmajā cisternā tika noglabāti 108 g metāla sudraba, var secināt, ka tika noglabāti arī:

a) 31,75 g metāla vara.

b) 65,4 g metāla cinka.

Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)

c) 63,5 g metāla vara.

d) 108 g metāla vara.

e) 108 g metāla cinka.

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

Izšķirtspēja:

No masas, kas atrodama pirmajā elektrolītiskajā šūnā, mēs varam atklāt sistēmas elektrisko lādiņu, kas ir vienāds visām šūnām:

Ag⁺ + 1e^-→ Ag
↓ ↓
1 mol 1 mol

1mol. 96500 C 108 g (molārā masa)
Q 108 g (iegūtā masa)
Q = 96500C

Ar šo vērtību rokā mēs varam atklāt citu metālu masas. To var izdarīt, izmantojot kārtulu trīs vai formulu, kas tika dota iepriekš:

• Saskaņā ar trim noteikumiem:

2. elektrolītiskā bļoda: 3. elektrolītiskā bļoda:

Ass²⁺ + 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_Ass 96500 cm_Zn
m_Ass = 31,75 gm_Zn = 32,7 g

• Pēc formulas: m = __M. Q__
  q. 96500

2. elektrolītiskā bļoda: 3. elektrolītiskā bļoda:

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

Tāpēc pareizā alternatīva ir burts “a”.

Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju

Vai vēlaties atsaukties uz šo tekstu skolas vai akadēmiskajā darbā? Skaties:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Sērijveida elektrolīze"; Brazīlijas skola. Pieejams: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm. Piekļuve 2021. gada 28. jūnijam.