Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
12 Электролиз.doc
Скачиваний:
98
Добавлен:
09.03.2016
Размер:
172.03 Кб
Скачать

Количественные соотношения при электролизе

Количественные расчеты процессов электролиза осуществляются на основании законов М. Фарадея.

Первый закон Фарадея.

Масса вещества, выделяющегося на электроде при электролизе, пропорциональна количеству прошедшего через раствор электричества.

m = k · Q,

где m– масса восстановленного или окисленного вещества (г);k– коэффициент пропорциональности (электрохимический эквивалент) (г/Кл); Q– количество электричества, прошедшего через электролит (Кл).

Напомним, что кулон (Кл) – количество электричества, проходящее по проводнику при силе тока 1 ампер (А) за время 1 с.

Количество электричества Qрассчитывается как произведение силы тока I в амперах на времяtв секундах.

Q = I · t.

Электрохимический эквивалент (k) представляет собой массу вещества, которая восстанавливается на катоде или окисляется на аноде при прохождении через раствор 1 Кл электричества. Величину электрохимического эквивалента можно рассчитать по формуле:

k ,

где Mэкв. – молярная масса эквивалента этого вещества (г/моль);F– постоянная Фарадея.

Постоянная Фарадея представляет собой количество электричества, необходимое для выделения из раствора 1 моль эквивалентов вещества (F = 96500 Кл/моль). Это количество электричества равно заряду 1 моль (6,02 1023) электронов.

Молярная масса эквивалента для элемента, в свою очередь, может быть найдена как частное от деления молярной массы элемента на его валентность:

Mэкв =.

Например, молярные массы эквивалентов для серебра, меди и алюминия будут, соответственно, равны:

Mэкв(Ag) ==== 108 г/моль,

Mэкв(Ag) ==== 108 г/моль,

Mэкв(Cu) ==== 32 г/моль,

Mэкв(Al) ==== 9 г/моль.

При пропускании через раствор 96500 Кл электричества на катоде выделится, соответственно, 108 г серебра, 32 г меди или 9 г алюминия.

Таким образом, при количественных расчетах процесса электролиза можно пользоваться следующими формулами:

m=k · Q=k I · τ,

m=I· τ.

Второй закон Фарадея.

Массы окисляющихся и восстанавливающихся на электродах веществ, при пропускании через раствор одного и того же количества электричества, пропорциональны молярным массам их эквивалентов.

Полезно иметь в виду, что если для разряда одного однозарядного иона (например, Na+, Cl) требуется 1 электрон, то для выделения из раствора электролита 1 моль таких же ионов, требуется число электронов, равное числу Авогадро – 6,02·1023(1 моль электронов). Это количество электронов как раз и имеет общий заряд, равный 96500 Кл. Соответственно, для разряда 1 моль двухзарядных ионов, потребуется 2 моль электронов, или количество электричества, равное 2 · 96500 Кл и т.д.

Используя вышеприведенные формулы, можно производить ряд расчетов, связанных с процессом электролиза, например:

 вычислять количества веществ, выделяемых или разлагаемых определенным количеством электричества;

 находить силу тока по количеству выделившегося вещества и времени, затраченному на его выделение;

 устанавливать, сколько времени потребуется для выделения определенного количества вещества при заданной силе тока.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]