3. Оборудование, технические инструментальные средства:

В лабораторных условиях электролитическое рафинирование меди проводится в горизонтальном электролизере с регулируемым источником постоянного тока. Нагрузка на ванну измеряется амперметром и вольтметром.

Подача электроэнергии производится из электрической бытовой сети. Схема установки представлена на рис. 5.

Рисунок 5. Экспериментальная установка для электролитического рафинирования меди

4. Описание установки

Электролизер 5 в который заливается электролит 4 запитывается от понижающего трансформатора 1, подающего на электролизер постоянный ток. Трансформатор оснащен системой регулирования вторичного напряжения от 0 до 5 вольт. В электролит помещаются два электрода. Отрицательно заряженный катод 6 где происходит восстановление ионов меди и положительно заряженный анод 7, материал которого подвергается анодному разложению за счет окисления элементарной меди и перехода ее в раствор. Сила тока в цепи измеряется последовательно подключенным амперметром 3. Напряжение, подаваемое на ванну измеряется вольтметром 2, который подключен параллельно с трансформатором.

Для проведения работы необходимы анодная и катодная медь в виде электродов и раствор медного купороса.

5. Порядок проведения работы

1. Определить площадь медного катода путем замера его ширины и высоты. По заданному преподавателем плотности тока рассчитать силу тока эксперимента.

2. Приготовить 0,2 литра исходного раствора сульфата меди с концентрацией 200 г/л CuSO₄.

3. Произвести взвешивание анода и катода.

4. Поместить раствор сульфата меди в электролизер, установить электроды и, подключив трансформатор, замкнуть электрическую цепь. Установить расчетную силу тока путем увеличения напряжения на ванну.

5. Электролиз произвести в течение 30 минут.

6. Откючить нагрузку на ванну, разобрать электрическую схему, извлечь электроды из ванны и промыть их под сильной струей воды (для удаления остатков электролита и анодного скрапа). Произвести сушку электродов и взвешивание анода и катода. Результат записать в таблицу 8.

Таблица 8

Результаты экспериментов по определению выхода по току при рафинировании меди.

I, А	Время, ч	Вес катода, мг		Вес анода, мг
		до	после	до	после

Обработка экспериментальных данных.

1. Определить вес выделенного на катоде меди по разности веса катода до и после проведения эксперимента. Аналогично определить и вес израсходованного анода.

2. Определить теоретический выход катодной меди исходя от электрохимического эквивалента меди, равного 1,186 г/(А*ч) меди.

3. Определить выход по току.

4. Сделать выводы по проделанной работе

6. Пример расчета

Предположим, что электролитическое рафинирование меди производится в лабораторных условиях в ванне емкостью 0,5 л и электролитом с концентрацией 50 г/л Cu. Размеры катода 100 х 150 мм, плотность тока 200 А/м². Продолжительность электролиза 45 минут.

В медном купоросе (CuSO₄*5H₂O) содержание меди 25,45 %. Для приготовления электролита необходимо в 0,5 л воды растворить 0,5 л * 50 г/л : 0,2545 = 98,22 г медного купороса.

Площадь катода равна 100*150 = 15000 мм² или 0,015 м². Сила тока будет 200 А/м² * 0,015 = 3,0 А.

Теоретический выход катодной меди составит 1,186 г/(А*ч) * 3,0 А * (45/60) ч = 2,6685 г.

Фактический рост веса катода составил 2,578 г. Выход по току составил 2,578 / 2,6685 * 100 = 97,43 %.