Серійний електроліз. Розрахунки послідовного електролізу

Електроліз, як правило, вивчається в електрохімії як система, що містить чан або електролітичний елемент (контейнер) з рідкою речовиною або у розчині, в яку занурені два електроди (катод або негативний полюс та анод або полюс позитивні). Такі електроди підключені до генератора (комірки або акумулятора), який при увімкненні проводить електрику від електрод до іншого через рідину, викликаючи реакції відновлення окислення, які перетворюють електричну енергію в енергію хімія.

Однак, коли електроліз застосовується у промисловості, на практиці це не просто електрохімічна комірка з двома електродами; а декілька величезних танків, з'єднаних послідовно, як показано на початковому зображенні. Крім того, для обслуговування всіх цих резервуарів використовується лише один генератор з достатньою потужністю, оскільки якби для кожного резервуара використовувався генератор, економічні втрати зробили б виробництво нездійсненним промисловий.

У тексті Кількісні аспекти електролізу було показано, що за допомогою формули електричного заряду (Q = i. t) і через співвідношення константи Фарадея (96500 С) з молярними масами речовин і з напівреакціями збалансований катодний та анодний, можна визначити масу речовини, яка була перетворена або отримана у чані електролітичний.

Це також можна зробити у випадку послідовного електролізу. Але є два фактори, які необхідно враховувати:

1. Оскільки генератор є єдиним для всіх електролітичних елементів, час (t) та інтенсивність електричного струму (i) будуть однаковими для всіх комірок. Отже, електричний заряд (Q) також буде однаковим для всіх комірок;

2. Маса, отримана або перетворена в кожній клітині, буде різною, оскільки речовини, що містяться в кожному, різні. Це тому, що, наприклад, іон Zn²⁺ вимагає вдвічі більше електронів, ніж іон Ag¹⁺. Ці маси можна обчислити, використовуючи правила трьох або безпосередньо, використовуючи формулу нижче:

m = __М. Q__
q. 96500

Про те, що:

М = молярна маса кожної речовини;
Q = електричний заряд системи;
q = іонні заряди, наприклад, якщо іони є Ag¹⁺, значення q буде 1.

Дивіться приклад того, як виконати цей тип обчислення:

Приклад: Є три електролітичні чани, з'єднані послідовно, кожна з яких містить AgNO₃, CuSO₄ та ZnCℓ₂. Знаючи, що 108 г металевого срібла було осаджено в першій каді, можна зробити висновок, що також було депоновано:

а) 31,75 г металевої міді.

б) 65,4 г металевого цинку.

Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)

в) 63,5 г металевої міді.

г) 108 г металевої міді.

д) 108 г металевого цинку.

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

Дозвіл:

З маси, знайденої в першій електролізері, ми можемо виявити електричний заряд системи, який однаковий для всіх клітин:

Ag⁺ + 1e^-→ Ag
↓ ↓
1 моль 1 моль

1моль. 96500 C 108 г (молярна маса)
Q 108 г (отримана маса)
Q = 96500C

Маючи це значення, ми можемо відкрити маси інших металів. Це можна зробити за допомогою правила трьох або за формулою, наведеною раніше:

• За правилом трьох:

2-а електролітична чаша: 3-а електролітична чаша:

Дупу²⁺ + 2e^-→ Cu Zn⁺² + 2e^-→ Zn
↓ ↓ ↓ ↓
2 моль 1 моль 2 моль 1 моль 
2. 96500 C 63,5 г 2. 96500 С 65,4 г.
96500 см_Дупу 96500 см_Zn
м_Дупу = 31,75 г.м_Zn = 32,7 г.

• За формулою: m = __М. Q__
  q. 96500

2-а електролітична чаша: 3-а електролітична чаша:

м_Дупу = (63,5). (96500) м_Zn = (32,7). (96500)
2. 96500 1. 96500
м_Дупу = 31,75 г.м_Zn = 32,7 г.

Тому правильною альтернативою є буква “а”.

Дженніфер Фогача
Закінчив хімію

Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:

FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. «Серійний електроліз»; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-serie.htm. Доступ 28 червня 2021 року.