Экспериментальные данные

Операция	Время от начала опыта, мин	Сила тока, А	Напря-жение, В	Объем пробы като-лита, мл	Объем H2SO4, мл	Кол-во NaOH, г	Выход по току, %
Оценка расхода электро-лита: Проба 1 Проба 2 Определение выхода по току: Проба 1 Пробы 2 Пробы 3 Пробы 4	0 10 20 30 40 50 60

Контроль процесса Определение концентрации щелочи в католите.

Пробу католита, количественно переносят из мерного цилиндра в коническую колбу для титрования, разбавляют в 2 - 3 раза дистиллированной водой и добавляют 2 - 3 мл. 3%-ного раствора пероксида водорода для разрушения гипохлорит- и хлорат ионов. Через 2 - 3 мин. в раствор вносят 2 - 4 капли индикатора – метилового оранжевого и титруют раствором серной кислоты до изменения окраски индикатора (от желтой до светло оранжевой).

Практическую массу щелочи, полученной при электролизе (), рассчитывают по формуле:

(2.2.32)

где – объем кислоты, затраченной на титрование, мл;

– нормальность раствора кислоты (^моль/_л);

– молярная масса гидроксида натрия , 40,0 ^г/_моль.

Массовую концентрацию щелочи в католите (^г/_л) - С_NaOH - рассчитывают по формуле:

(2.2.33)

где V_кат – объем пробы католита, мл.

Расчет материального баланса

Материальный баланс процесса электролиза рассчитывают для времени электролиза, заданного преподавателем.

1. В связи с техническими сложностями измерения объема подаваемого электролита и анализа всех продуктов при расчёте материального баланса делаем следующие допущения:

Учитываем две реакции – получения гидроксида натрия (2.2.1) и гипохлорита натрия (2.2.8). Процессами образования хлората натрия, кислорода и др. пренебрегаем.

Объем вытекающего католита принимаем равным объему введенного электролита, плотность электролита принимаем равной  = 1,2 ^г/_см3.

При таких допущениях выход по току по водороду () равен 100 %, а выходы по току по гидроксиду натрия и хлору одинаковы ().

2. Последовательность расчета материального баланса

а) Объем католита V_кат в литрах определяют экспериментально и пересчитывают на базис, заданный преподавателем.

б) Определяют массу введенного электролита, рассчитывают количество введенных хлорида натрия и воды , исходя из концентрации насыщенного раствора хлорида натрия при 20 С – 26,3 масс. %.

в) Зная силу тока и время электролиза, по уравнениям (2.2.16) и (2.2.18 – 2.2.20) рассчитывают теоретические массы продуктов электролиза: , , ;

г) Учитывая значения выходов по току, полученные по уравнению (2.2.15), рассчитываем практические массы полученных продуктов: , и ;

д) По основному уравнению материального баланса (2.2.1) с учетом теоретических масс продуктов рассчитываем массу хлорида натрия и воды, затраченные на образование всех продуктов электролиза ( и );

е) Масса гидроксида натрия, пошедшая на побочные реакции (2.2.10), является разностью между теоретической и практической массой гидроксида натрия;

ж) По уравнению (2.2.10), учитывая массу гидроксида натрия, пошедшего на побочную реакцию, рассчитываем массу образовавшихся хлорида натрия и гипохлорита натрия, а также воды: , и ;

з) Масса воды в католите () определяется как разность между массой воды, введенной с электролитом, и массой воды, пошедшей на основную реакцию (воду, образовавшуюся по побочной реакции тоже нужно учесть):

Вода, унесенная с хлором и водородом, не учитывается

е) Масса хлорида натрия в католите определяется как разность между массой хлорида натрия, введенного с электролитом, и массой хлоридом натрия, пошедшего на основную реакцию (с учётом ):

Таблица 2.2.3