Лабораторная работа №3 Электроэкстракция меди из сульфатных растворов
Цель работы: ознакомиться с особенностями электроэкстракции меди из сульфатных растворов, изучить влияние различных факторов на процесс электроосаждение меди.
Необходимые материалы, реактивы и оборудование:
- модельный раствор рабочего медьсодержащего электролита с заданной концентрацией меди и величиной рН;
- электролизная установка (фарфоровый стакан и три электрода на кронштейне);
- выпрямитель тока с амперметром;
- фильтровальная бумага;
- наждачная бумага;
- линейка;
- фарфоровая чашка;
- весы электронные.
Проведение работы
Работу выполняют на модельном растворе рабочего медьсодержащего электролита.
Конструкция, используемой в работе электролизной установки приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Устройство электролизной установки: 1- фарфоровый стакан; 2 - кронштейн; 3 – катод; 4 – аноды.
Перед проведением опыта наждачной бумагой зачищают поверхность катода, затем катод взвешивают на электронных весах с точностью ± 0,001 г, после чего закрепляют его на кронштейне симметрично анодам.
В фарфоровый стакан заливают медьсодержащий электролит до уровня примерно на 10-15 мм ниже обреза стакана и устанавливают кронштейн с электродами.
Убедившись, что выпрямитель отключен от сети, соединяют его клеммы проводами с электролизной установкой, соблюдая полярность.
После того как преподаватель проверит правильность соединений включить выпрямитель и установить на амперметре требуемое значение силы тока.
По окончании опыта (продолжительность электроэкстракции задается преподавателем) выключить выпрямитель. Не допуская потерь катодного осадка, кронштейн с электродами аккуратно вынимают из электролита и промывают электроды, опуская их несколько раз в фарфоровый стакан с водой.
С кронштейна аккуратно снимают катод, помещают его в фарфоровую чашку, высушивают и взвешивают на электронных весах с точностью ± 0,001 г. После этого с помощью линейки измеряют площадь катодного осадка.
По результатам работы рассчитывают плотность катодного тока по формуле:
D = I/S, А/м2,
где I – сила тока, А;
S – площадь катодного осадка, м2.
Выход меди по току определяют по формуле:
E = m * 100/m теор., %,
где m – масса меди, практически выделившейся на катоде, г;
m теор. – масса меди, которая теоретически могла бы выделиться на катоде, г.
m теор. = k Сu эл.хим *I*t, г,
где k Сu эл.хим - электрохимический коэффициент меди;
I – сила тока, А;
t – продолжительность электроэкстракции, ч.
k Сu эл.хим = ЭСu /F, г/ А*ч,
где ЭСu –грамм-эквивалент меди, равный 31,77 г;
F – число Фарадея, равное 26,8 А*ч.
После окончания работы электролит вылить в емкость для отработанного электролита, промыть электролизную установку, привести в порядок рабочее место, мусор выбросить в корзину.
В теоретической части работы необходимо:
1. Объяснить в чем отличие процесса электроэкстракции от процесса электрорафинирования;
2. Записать реакции, протекающие на катоде и аноде при электроэкстракции;
3. Объяснить, как влияют примеси железа на электроэкстакцию меди;
4. Объяснить, с какой целью в электролит подают ПАВ;
5. Привести основные факторы, влияющие на полноту и скорость процесса осаждения меди.