Электрохимические производства
Периодическая система / Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии / Электрохимические производства

Электролизом называется окислительно-восстановительная реакция, протекающая при пропускании постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита.

Сущность электролиза заключается в следующем: при пропускании электрического тока через расплав или раствор электролита положительные ионы электролита (ионы металлов или водорода) притягиваются катодом, а отрицательные ионы (кислотные остатки или гидроксильные группы) — анодом. Приносимые к катоду от источника тока электроны присоединяются к положительным ионам электролита, восстанавливая их. Одновременно отрицательные ионы электролита отдают свои электроны аноду, от которого они двигаются к источнику тока. Теряя свои электроны, они окисляются в нейтральные атомы или группы атомов. Таким образом, у катода протекает процесс восстановления, а у анода — процесс окисления.

А (+): nAn- - ne- → nAp-

K (-): nBn+ + ne- → nBp+

Оба процесса образуют единую окислительно-восстановительную реакцию. Но в отличие от обычных окислительно-восстановительных реакций электроны от восстановителя к окислителю переходят не прямо, а посредством электрического тока. Катод, приносящий электроны, является восстановителем, а анод, уносящий их,— окислителем.

Основными показателями электрохимических производств являются выход по току, степень использования энергии. Расходный коэффициент по энергии, напряжение, приложенное к электролизеру, и др. Большинство вычислений основано на законе Фарадея, согласно которому масса вещества, выделившегося при электролизе пропорционально силе тока I

, времени электролиза t

и электрохимическому эквиваленту этого вещества ЭЭ

Масса вещества вычисляется по формуле

(1.3.1)

где, I -

сила тока, F

– постоянная Фарадея (96500 Кл)

(г-экв) (1.3.2)

Mr

– относительная молекулярная масса вещества,

n

– заряд иона (абсолютное значение) в виде которого вещество находится в растворе или в расплаве (т.е. количество отданных или принятых электронов).

Выход по току определяется отношением массы вещества, выделившегося при электролизе, к массе вещества, которое теоретически должно выделится согласно закону Фарадея, и выражается в процентах:

(1.3.3)

Масса mтеор находится по формуле

(1.3.4)

Выход по энергии определяется по уравнению

(1.3.5)

где, Етеор и Епр – теоретическое и практическое напряжение разложения при электролизе соответственно, В; η - выход по энергии,%.

Выход по энергии может быть вычислен и по количеству затраченной энергии:

(1.3.6)

где wтеор и wпр – количество энергии, теоретически необходимое и практически затраченное на получение единицы продукта.

(1.3.7)

где 1000 – коэффициент перевода Вт*ч в кВт*ч;

1*10-6 – число, используемое для перевода граммов в тонны.

Теоретический расход электроэнергии находится по отношению

(1.3.8)

где φразл – напряжение разложения.

Смотрите также

Серебро (Argentum), Ag
Серебро - химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 47, атомная масса 107,868; металл белого цвета, пластичный, хорошо полируется. В природе находится в виде смеси дв ...

Протактиний (Protactinium), Pa
В 1913 г. Фаянс и Гёринг открыли в продуктах распада урана изотоп UX2 (234Pa) с периодом полураспада около 1 мин., названный из-за короткого времени жизни "бревием". Затем Блек, Ган и Мейтне ...

Магний (Magnesium), Mg
В 1695 г. один из химиков, стремясь получить "философский камень", выпаривал воду, вытекавшую из недр земли близ города Эпсом (Англия). Он получил соль, обладающую.... горьким вкусом и слаби ...