Реферат: Зависимость изменения скорости протекания электролиза от концентрации электролита

¬ Na+ NO3 ®¬4OH- - 4e ® 2H2 O+ O2

4H ® 2 H2 ¬ H+ OH- ®

4NaNO3 + 6H2O ® 2H2 + O2 + 4NaOH + 4HNO3

Второй электролизер.

На катоде: В растворе: На аноде: 2Hg2+ + 4e® 2Hg¬Hg2+ NO3- ® 4OH- - 4e® 2H2O + O2

¬ H+ OH- ®

2Hg(NO3)2 + 2H2O ® 2Hg + O2 + 4HNO3

Третий электролизер.

На катоде: В растворе: На аноде: 22 2Cu2+ + 4e® 2Cu¬Cu2+ NO3- ® 4OH- - 4e® 2H2O + O2

¬ H+ OH- ®

2Cu(NO3)2 + 2H2O ® 2Cu + O2 + 4HNO3

Четвертый электролизер.

На катоде: В растворе: На аноде: 4Аg+ + 4e® 4Hg¬ Аg+ NO3- ® 4OH- - 4e® 2H2O + O2

¬ H+ OH- ®

4Аg(NO3)2 + 2H2O ® 4Ag + O2 + 4HNO3

По второму закону Фарадея на электрохимическое выделение 1 г-экв вещества требуется 96491,4 к. электричества (по углеродной шкале атомных весов), что эквивалентно протеканию 6,02296- 1023 электронов. Количество грамм-эквивалентов выделенного электролизом вещества (N) можно рассчитать по формуле:

N = (I*t)/F (А*сек/А*сек*г-экв-1)

где I — сила тока, A; t— время, По числу грамм-эквивалентов вещества легко рассчитать его вес в граммах (g) или концентрацию в растворе (в г-экв/л, моль/л, г/л, и.т. д.):

g=N*э = (э*I*t)/F

где э — грамм-эквивалент вещества, г.

Если, например, в рассматриваемом опыте выделилось 5,6 л кислорода, приведенных к нормальным условиям (t=00C, Р=1 атм.), то водорода должно получиться 11,2л, ртути- 100,315 г, меди — 31,77 г, серебра - 53,90 г .

При электролизе может выделиться вещества меньше, чем это следует из закона Фарадея. Причиной такого кажущегося отклонения является одновременное протекание на электроде двух реакций. Например, при электровосстановлении цинка на катоде, кроме цинка, выделяется также и водород. Иногда продукт электролиза вступает во взаимодействие с веществами, содержащимися в растворе, или с веществом электрода. Так, выделяющийся на аноде хлор вступает в реакцию с водой и едким натром, а кислород— с угольным анодом.

3. Электроды.

Электродами могут служить многие металлы, графит и некоторые окислы, обладающие электронной или дырочной проводимостью. При прохождении постоянного тока на катоде накапливаются электроны, которые ассимилируются ионами или молекулами, содержащимися в растворе; на аноде ионы, атомы или молекулы отдают электроны. На катоде могут выделяться газообразные, твердые нерастворимые или растворимые в электролите вещества. Водород при электролитическом выделении способен растворяться в некоторых металлах (платина, палладий, железо, никель). Если катодом служат окислы железа, свинца и других металлов, то они восстанавливаются атомарным водородом до свободных металлов. При анодной реакции в первую очередь окисляется вещества с более отрицательным окислительным потенциалом. Если продукты окисления анода нерастворимы, на нем может образоваться пассивирующая окисная или солевая пленка, в результате чего потенциал анода смещается в положительную сторону и становится возможным окисление одного из веществ, содержащихся в растворе.

При прохождении переменного тока через электролизер полярность электродов периодически меняется, что приводит к чередованию на одном и том же электроде процессов окисления и восстановления. В этом случае продукты электролиза взаимодействуют между собой или превращаются электрохимическим путем а исходные вещества. Поэтому переменный ток в электролизе не применяется.

Выбирая материал для катода, учитывают способность металла поглощать водород, коррозионную стойкость его, а также влияние на скорость реакции восстановления.

Сложнее обстоит дело с выбором материала для анода, поскольку он способен окисляться. Анод не будет растворяться, если его окислительный потенциал больше, чем у веществ, содержащихся в растворе; вещество анода должно труднее окисляться, чем вещество, которое желательно окис* лить. Наиболее трудно окисляются платина, золото, серебро, графит.

При электрорафинировке, электрополирсвке, гальванопластике и гальваностегии аноды изготавливают из того же металла, какой восстанавливается на катоде. Тогда вещество анода окисляется и в виде катионов переходит в раствор. Катионы, достигая катода, восстанавливаются на нем снова до металла.

Окислительные потенциалы фтора, марганцовокислого калия, двуокиси свинца, перекиси водорода, надсерной кислоты более положительны, чем потенциалы остальных веществ, из которых можно было бы изготовить аноды. Казалось бы, что эти вещества электролизом получить нельзя. Однако возможны случаи, когда па поверхности анода при электролизе образуются нерастворимые соединения, которые пассивируют анод и делают его инертным (образование окислых пленок на нержавеющих сталях, хроме, никеле, а также пленки из хлористого серебра на серебре при электролизе, растворов хлоридов).

4. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ.