Электрохимия. Данько Е.Т - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ им. Невельского | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

28
где I
– сила тока процесса, А;
r
1
– омическое сопротивление электролита, Ом;
r
2
– омическое сопротивление электродов, Ом;
∆U
конт
– потери напряжения на контактах, В.
Исходя из вышесказанного, для уменьшения напряжения требуется сни-
зить сопротивление электродов и электролита, а также поляризацию. Для
уменьшения внутреннего сопротивления электролизера применяют электроли-
ты с высокой удельной электропроводностью, повышают температуру процес-
са, уменьшают расстояние между электродами. Для снижения поляризации не-
обходимо уменьшить плотность тока на электроде. Этого достигают увеличе-
нием поверхности
электродов, применением электродов-катализаторов, а также
увеличением концентрации реагентов и перемешиванием раствора.
Рассмотрим примеры решения задач на электролиз водных растворов
электролитов. Значения плотности металлов, необходимые для решения задач,
приведены в табл. 6 приложения.
Задача 1.
Рассчитать выход по току и удельный расход электроэнергии
при получении хлора электролизом солянокислого раствора CuCl
2
, если суточ-
ный объем выходящего отработанного электролита из электролизёра нагрузкой
4000 А составил объем 11,2 л с содержанием одновалентной меди 28,2 г/л (в
пересчете на CuCl). Напряжение на ванне 1,85 В.
Решение. Уравнения катодного и анодного процессов:
К
–
: Cu
2+
+ē → Cu
+
,
A
+
: Cl
–
– ē → 1/2Cl
2
.
Суммарная электрохимическая реакция в ванне:
CuCl
2
→ CuCl +1/2Cl
2
.
Так как выходы по току для Cl
2
и CuCl практически одинаковы, то расчёт
выхода по току для хлора проводится по имеющимся данным для CuCl. Суточ-
ная масса образовавшегося CuCl :
m
факт
= С·V = 28,2·11,2 = 315,8 г.
Теоретическая масса CuCl, которая должна образоваться за сутки, рассчи-
тывается по 1-му закону Фарадея:
m
теор
= q
CuCl
·Iτ.
q
CuCl
– электрохимический эквивалент CuCl, согласно уравнению (36)
рассчитывается следующим образом:
q
CuCl
=99,0/1·26,8 = 3,7 г/А·ч.
m
теор
= 3,7·4000·24 = 355,2·10
3
г = 355,2 кг.
Выход по току вычисляется по уравнению (33):
В
т
= (315,8 : 355,2) 100 % = 89,0 %.
Удельный расход электроэнергии при получении хлора рассчитывается
по уравнению (35) с учетом электрохимического эквивалента хлора в данном
процессе:
/nFMq
22
ClCl
=
= 35,5 : 26,8 = 1,3. 
где         I – сила тока процесса, А;
           r1 – омическое сопротивление электролита, Ом;
           r2 – омическое сопротивление электродов, Ом;
      ∆Uконт – потери напряжения на контактах, В.
      Исходя из вышесказанного, для уменьшения напряжения требуется сни-
зить сопротивление электродов и электролита, а также поляризацию. Для
уменьшения внутреннего сопротивления электролизера применяют электроли-
ты с высокой удельной электропроводностью, повышают температуру процес-
са, уменьшают расстояние между электродами. Для снижения поляризации не-
обходимо уменьшить плотность тока на электроде. Этого достигают увеличе-
нием поверхности электродов, применением электродов-катализаторов, а также
увеличением концентрации реагентов и перемешиванием раствора.
      Рассмотрим примеры решения задач на электролиз водных растворов
электролитов. Значения плотности металлов, необходимые для решения задач,
приведены в табл. 6 приложения.
      Задача 1. Рассчитать выход по току и удельный расход электроэнергии
при получении хлора электролизом солянокислого раствора CuCl2, если суточ-
ный объем выходящего отработанного электролита из электролизёра нагрузкой
4000 А составил объем 11,2 л с содержанием одновалентной меди 28,2 г/л (в
пересчете на CuCl). Напряжение на ванне 1,85 В.
      Решение. Уравнения катодного и анодного процессов:
                             К–: Cu2+ +ē → Cu+,
                             A+: Cl– – ē → 1/2Cl2.
      Суммарная электрохимическая реакция в ванне:
                             CuCl2 → CuCl +1/2Cl2.
      Так как выходы по току для Cl2 и CuCl практически одинаковы, то расчёт
выхода по току для хлора проводится по имеющимся данным для CuCl. Суточ-
ная масса образовавшегося CuCl :
                             mфакт= С·V = 28,2·11,2 = 315,8 г.
      Теоретическая масса CuCl, которая должна образоваться за сутки, рассчи-
тывается по 1-му закону Фарадея:
                             mтеор= qCuCl·Iτ.
      qCuCl – электрохимический эквивалент CuCl, согласно уравнению (36)
рассчитывается следующим образом:
                             qCuCl =99,0/1·26,8 = 3,7 г/А·ч.
                             mтеор = 3,7·4000·24 = 355,2·103 г = 355,2 кг.
      Выход по току вычисляется по уравнению (33):
                             Вт = (315,8 : 355,2) 100 % = 89,0 %.
      Удельный расход электроэнергии при получении хлора рассчитывается
по уравнению (35) с учетом электрохимического эквивалента хлора в данном
процессе:
                             q Cl = M Cl /nF = 35,5 : 26,8 = 1,3.
                              2      2




28

Страницы