36. Сущность электролизных процессов. Электролиз расплавов электролитов( привести примеры, составить уравнения реакций). Законы электролиза. Постоянная Фарадея.

Электролиз — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролитов.

Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу — анод, после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом электролита.

Электроды, как правило, бывают металлические, но применяются и неметаллические, например графитовые 

На поверхности электрода, подключенного к отрицательному полюсу источника постоянного тока (катоде), ионы, молекулы или атомы присоединяют электроны, т. е. протекает реакция электрохимического восстановления. На положительном электроде (аноде) происходит отдача электронов, т. е. реакция окисления. Таким образом, сущность электролиза состоит в том, что на катоде происходит процесс восстановления, а на аноде — процесс окисления.

В результате электролиза на электродах (катоде и аноде) выделяются соответствующие продукты восстановления и окисления, которые в зависимости от условий могут вступать в реакции с растворителем, материалом электрода и т. п., — так называемые вторичные процессы.

Активные металлы восстанавливаются из расплавов

NaCl → Na⁺ + Cl^-

A(+) Cl^- 2Cl^- - 2e^- → Cl₂⁰

K(-) Na⁺ Na⁺ +e^- → Na⁰

Законы Фарадея

1)Закон массы вещества выделяемого при электролизе прямо пропорциональна силе тока и времени электролиза , т.е количеству электричества Q=I*t, пропущенного через раствор или расплав электролита и не зависит не от каких других факторов

2) Равное количество электричества выделяют при электролизе из различных хим соединений эквивалентного количества вещества.

Для выделения 1 эквивалента необходимо пропустить через раствор или расплав электролита F=96500Кл.

F=96500Кл.-постоянная Фарадея

m=Э_m/F*Q; m=Э_m/F*I*t

Э_m-эквивалентная масса этого в-ва

m -масса в-ва выделяемого при электролизе (г)

Q -кол-во электролита

I -сила тока(А)

t -время в (с)

Э_m/F-эл.хим эквивалент.

37.Практическое применение электролизных процессов в современной промышленности.

1) Электросинтез

2)Электроанализ (Разделение и анализ Ме при электролизе растворов)

3)Для получения активных Ме Li→ Al из расплавов.

4 ) Для отчистки Ме от примесей (рафинироване)

5)Гальваностегия (Нанесение одного Ме на другой по средствам электролиза для защиты от коррозии)

6)Гальванопластика(Метод получения точных копий с рельефных поверхностей

7)Извлечение Ме из руд

8)Электрофорез

9)Электродиализ(Для определения воды , по этому принципу сконструирована искусственная почка)

38. Жёсткость воды. Типы жёсткости воды и физико-химические способы умягчения воды в системе промышленной водоподготовки. Катионирование и анионирование. Расчёт жёсткости воды. Жесткость воды –это сумарное содержание солей Са и Mg Жесткость воды подразделяется на 2 вида. 1)Карбонатная(временная) → Обусловленная наличием в воде гидрокарбонатов Са и Mg Са(НСО₃) и Mg(НСО₃)₂ 2) Не карбонатная(постоянная) → Обусловленная наличием в воде хлоридов и сульфитов Са и Mg СаCl₂ СаSO₄ и Mg Cl₂ MgSO₄ Ж-жесткость воды Ж=m/ Э_m*V Ж=(м.экв/Л)-милиэквиволент/литр m -масса в-ва обусловливающие жесткость или затрачимого на устранение жесткости(м²) Э_m -эквивалентная масса этого в-ва V -объём в (л) Ж_общ= Ж_пост+ Ж_врем Ж<2-мягкая вода

Методы умягчения воды 1.Устроение карбонатной(временной) жесткости

А) Кипячение Са(НСО₃)₂ → СаСО₃↓+ СО₂↑+H₂O

Б)Хим методы-добавление соды Са(НСО₃)₂+ Nа₂СО₃→ СаСО₃↓+2NaHCO₃ -добавление извести Са(НСО₃)₂+Ca(OH)₂→2 Са+СО₃↓+2 H₂O

2.Устранение не постоянной жесткости

А) добавление соды СаCl₂+ Nа₂СО₃→ СаСО₃↓+2NaCl

Б) Катионирование

Катионированием называется процесс обмена катионов между веществами (электролитами), растворенными в воде, и твердым нерастворимым веществом, погруженным в эту воду и называется катионитом. Катион, который катионит отдает в раствор взамен поглощаемых катионов, называется обменным. Свойства применяемых в технике катионитов таковы, что в их состав могут быть введены разные обменные катионы. Однако для практики водообработки важными являются только три обменных катиона – натрий, водород и аммоний. В зависимости от того, каким из этих катионов ‹заряжен› катионит, различают три процесса: натрий-катионирование (Na-катионирование), водород-катионирование (Н-катионирование) и аммоний-катионирование ( -катионирование).

Натрий-катионирование Процессы, протекающие в слое катионита, при фильтровании через него умягченной воды могут быть схематично представлены следующими реакциями в молекулярной форме:

Здесь символом   обозначен натрий-катионит, а   – сложный радикал катионита, не подвергающийся растворению в воде и выполняющий роль аниона. Поскольку в водном растворе вещества находятся преимущественно в виде ионов, было бы более правильно процесс катионирования изобразить следующим образом:

В одород-катионирование Протекающие при водород-катионировании процессы могут быть представлены следующими схемами:

В ионной форме эти реакции примут более простой вид:

Аммоний-катионирование Аммоний-катионирование нашло пока ограниченное применение при обработке воды промышленных котельных. Оно состоит в том, что все катионы, присутствующие в обрабатываемой воде, заменяются катионом аммония  , что может быть представлено следующим образом:

Таким образом, в умягченной воде присутствуют главным образом соли аммония, вследствие чего жесткость аммоний-катионированной воды делается незначительной.