Примеры решения задачПериодическая система / Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии / Примеры решения задач
1.
Какие процессы происходят при электролизе расплава гидроокиси натрия?
Решение:
В расплаве едкого натра содержатся ионы Nа+ и ОН. Окисляющиеся у анода ионы ОН в следующей стадии разлагаются с образованием воды и кислорода. Процесс можно изобразить следующим образом:
К(-): 2Na+ + 2е- = 2Na;
А(+): 2ОН - 2e- = Н2О + О2
Два атома кислорода, соединяясь друг с другом, образуют молекулу кислорода О2. Таким образом, суммарное уравнение
4NаОН = 4Na + 2Н2О + О2
При электролизе расплавов солей кислородных кислот окисляющиеся ионы кислотных остатков тут же разлагаются на кислород и соответствующие оксиды.
Своеобразно протекает электролиз в водном растворе. Дело в том, что сама вода — электролит, хотя и очень слабый. Таким образом, в водном растворе фактически содержатся два электролита — растворитель и растворенное вещество и соответственно по два вида как положительных, так и отрицательных ионов. Какие из них будут разряжаться, зависит от ряда условий. Как правило, можно руководствоваться следующим. Если положительные ионы электролита являются ионами очень активных металлов, как например Na+ или К-, то при электролизе разряжаются не ионы этих металлов, а ионы водорода из воды с выделением свободного водорода и освобождением гидроксильных ионов, что может быть выражено следующим электронно-ионным уравнением:
2H+OH+ 2е- = Н2↑ + 2ОН
Если отрицательными ионами электролита являются кислотные остатки кислородных кислот, то при электролизе разряжаются не кислотные остатки этих кислот, а ионы ОН из воды с выделением кислорода, что можно выразить уравнением:
4Н2О — 4е- = 4Н+ + 4ОН
4ОН- 2Н2О+О2
Складывая оба уравнения, получаем:
2Н2О — 4е- = 4H+ + O2
2.
Определить выход по току (в%), если в течение 24 ч в электролизере раствора поваренной соли при силе тока 15500А было получено 4200 л электролитической щелочи с концентрацией NaOH 125 кг/м3.
Решение:
По уравнению (1.3.4) масса гидроксида натрия теоретически должна была составить
практически было получено
Следовательно, выход по току по формуле (1.3.3) будет равен
Ответ: выход по току 94,6%.
3.
Определите фактический расход электроэнергии (в киловатт-часах) на получение хлора массой 1 т и выход по энергии (в%), если среднее напряжение на электролизере 3,35В, выход по току 96%, а электрохимический эквивалент хлора равен 1,323 г/А*ч.
Решение:
Использовав формулу (1.3.7), определим фактический расход энергии
Если принять выход по току за 100%, то при теоретическом напряжении разложения NaCl, равном 2,17В, теоретический расход энергии на 1т хлора составит
В этом случае выход по энергии
Ответ: выход по энергии 62,2%; 2637 кВ/ч
Смотрите также
Химия и технология платиновых металлов
Платиновые
металлы – это элементы VIII группы Периодической системы Д.И. Менделеева.
Их шесть: в пятом большом периоде – так называемые «легкие» платиновые металлы –
рутений (Ru), роди ...
Задание 1
1. Как одним реагентом различить водные растворы HBr, NaF, KOH, AlCl3?
Напишите уравнения соответствующих реакций и укажите их признаки.
1.
Н ...