1 Закон: массы веществ, выделившихся на электродах прямопропорциональны количеству электричества (q), прошедшего через раствор или расплав электролита

m =k ^. Q; Q=I·t ;

Q-количество электричества, А ^. с;

I-сила тока, А;

t-время ,с ,ч;

k - электрохимический эквивалент , г/Кл.

Масса вещества, выделившегося при прохождении через электролит одного кулона электричества, называется электрохимическим эквивалентом

; где

m – масса вещества, г;

V – объем вещества, л;

М_э – молярная масса эквивалента, г/моль;

V_э - эквивалентный объем, л/моль;

F – число Фарадея 96500 Кл/моль, 26,8 А·ч/моль.

II закон: при прохождении через различные электролиты одинакового количества электричества на электродах выделяются массы веществ, пропорционально молярным массам их эквивалентов (химические эквиваленты пропорциональны электрохимическим).

Вследствие протекания побочных процессов на электродах, образуется реально меньшее количество вещества, чем теоретически рассчитанное по вышеуказанной формуле. Для характеристики истинного количества вещества, выделяющегося на электродах, введено понятие выход по току ().

.

Задача. Составить схему электролиза раствора сульфата натрия. Написать уравнения катодного и анодного процессов, рассчитать количество образовавшихся при электролизе веществ (для газообразных – объем), если выход по току 70%, а через раствор пропускали ток силой 2А в течение 10 минут.

Сульфат натрия в растворе диссоциирует

Na₂SO₄ ↔ 2Na⁺ + SO₄^2-

H₂O

На катоде идет восстановление тех частиц, потенциал которых больше,

поэтому на катоде будет восстанавливаться вода по схеме:

К^-: 2НОН + 2ē → Н₂↑ + 2ОН ^-

к аноду направляются ионы SO₄^2- и H₂O.

На аноде окисляются те частицы, електрдный потенциал которых имеет меньшее значение,

, поэтому будет идти окисление воды по схеме:

А⁺: 2Н₂О - 4ē → О₂ + 4Н⁺.

Суммарное уравнение электролиза Na₂SO₄

2Na₂SO₄ + 6H₂O 2H₂ + 4NaOH + O₂ + 2H₂SO₄

на катоде у катода на аноде у анода

По закону Фарадея рассчитаем объемы V(Н₂), V(О₂) и массы m (NaOH), m (H₂SO₄), зная, что выход по току (ή) составляет 70%.

определяем по второму закону Фарадея:

Применение электролиза.

Основное применение электролиз находит в металлургической, химической промышленности и гальванотехнике. В металлургической промышленности электролизом расплавов получают Al, Mg, Na, Li, Be, Ca. Электролитическое выделение металла из раствора называется электроэкстракцией. Руда или концентрат определенными реагентами переводится в раствор, который после очистки направляют на электролиз. Так получают Zn, Cu, Cd.

Электролитическое рафинирование. Из металла изготавливают растворимые аноды, примеси, содержащиеся в черновом металле анода выпадают в виде анодного шлама (Cu, Ni, Sn, Pb, Ag, Au), при электролизе, а чистый металл выделяется на катоде.

К гальванотехнике относят гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия - это нанесение путем электролиза на поверхность металлических изделий слоев других металлов. С целью защиты от коррозии, для придания твердости поверхности, в декоративных целях. Например, хромирование, цинкование , никелирование.

Гальванопластика - это процесс получения точных металлических копий с рельефных предметов электроосаждением металла (на алюминиевую форму наносят электролизом слой меди нужной толщины, затем алюминий растворяют в соляной кислоте или щелочи). Так получают матрицы для прессования различных изделий: пуговиц, пластинок для теснения кожи и бумаги, печатных радиотехнических схем, типографских клише. К гальванопластике относят также такой вид электрохимической обработки металлов, как электрополирование Al, Mg для упрочнения оксидной пленки и повышения коррозионной устойчивости.

В химической промышленности электролизом получают фтор, хлор, щелочи, водород, многие окислители, перекись водорода.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Стехиометрические законы химии . …………………………..6

2. Квантовомеханическое представление о строении атома.

Правила и порядок заполнения атомных орбиталей ………...11

3. Периодический закон Д.И.Менделеева. Закономерности

периодической системы……………………………………….20

4. Химическая термодинамика…………………………………..27

5. Второе начало химической термодинамики………………….35

6. Химическая кинетика…………………………………………. 43

7. Растворы электролитов слабые электролиты…………………51

8. Комплексные соединения…………………………………….. 64

9. Окислительно-восстановительные реакции.

Основы электрохимии………………………………………… 71

10. Химические источники тока………………………………….. 79

11. Коррозия металлов и защита металлов от коррозии…………85

12. Электролиз………………………………………………………95