Экспериментальные данные

Операция	Время от начала опыта, мин	Сила тока, А	Напряже-ние, В	Объем пробы католи-та, мл	Объем H2SO4, мл	Количество NaOH, г	Выход по току, %
Оценка расхода электролита: 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(G^пр._{NaOH .}), 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

б) Определяют массу введенного электролита, рассчитывают количество введенных хлорида натрия G⁰_NaCl и воды G⁰ _H2О, 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: G^T_NaOH ,G^T_Cl2 G^T_H2 ;

г) Учитывая значения выходов по току, полученные по уравнению (2.2.15), рассчитываем практические массы полученных продуктов: G^пр_NaOH, G^пр_Cl2 и G^пр_н2;

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 (G^изр._NaCl и G^изр._H2О );

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 и гипохлорита натрия, а также воды: G^поб_NaCl , G^поб_NaClO и G^поб _H2О;

з) Масса воды в католите (G _H2О) определяется как разность между массой воды, введенной с электролитом, и массой воды, пошедшей на основную реакцию:

G^ост _H2О = G⁰ _H2О - G^изр._H2О

Вода, унесенная с хлором и водородом, не учитывается

Таблица 2.2.3