Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Решение. Потенциал электрода находим по уравнению






E H+/H2 = -0, 0295· lg р H2 –0, 059pH=-0, 0295·lg 5·10-7-0, 059·2=-0, 068 В

X.5. Определите ЭДС концентрационного медного элемента с активностями ионов меди, равными 10-1моль/л у одного электрода и 10-3 моль/л у другого при температуре 298 К.

Решение. Cxема концентрационного элемента: Cu│ Cu2+│ │ Cu2+│ Cu

a =10-1 a =10-3

Рассчитаем равновесные потенциалы медных электродов по уравнениям:

Для первого электрода:

E Cu2+/Cu = 0, 337 + 0, 0295·lg10-1=0, 3075 B

Для второго электрода:

E Cu2+/Cu = 0, 337 + 0, 0295·lg10-3=0, 2485 B

Из сравнения величин потенциалов видно, что первый электрод в данном элементе является катодом, второй электрод – анодом и ЭДС равна:

Е э= Е к- Е а=0, 3075-0, 2485= 0, 059 В

X.6. Рассчитайте стандартную ЭДС топливного элемента, в котором при температуре 298 К протекает электрохимическая реакция:

H2(г) + ½ O2(г) Û H2O(ж). Используя термодинамические данные, вычислите константу равновесия этой реакции.

Решение. Стандартная ЭДС, соответствующая относительным парциальным давлениям газов: рH2O2=1 и активности воды аH2O=1 рассчитывается по уравнению:

Е э0=-Δ G 0/ nF =-(Δ G 0обрН2ОG 0обрН2-½ Δ G 0обрО2)/ nF =

-(-237300 Вт·с/моль)/2·96500 А·с/моль=1, 23 В

Константу равновесия рассчитываем по уравнению:

lg K =-Δ G 0/2, 3 RT =-(237300 Дж/моль /2, 3·8, 3 Дж/моль·К ·298 К)=41, 7. K =1041, 7

 

X.10. На электрохимическое рафинирование в водном растворе H2SO4 поступил черновой никель, содержащий примеси цинка и меди. Какие процессы будут протекать на аноде и катоде? Какое время нужно для проведения рафинирования при токе 1000 А, чтобы выделилось 10 кг никеля при выходе по току 0, 98?

Решение. Ионный состав раствора: Н+, SO42-, ОН-. Рафинирование – очистка металла от примесей. Анод – очищаемый металл, т.е. Ni с примесями Zn, Cu. Так как E0Zn2+/Zn< E0Ni2+/Ni< E0Cu2+/Cu < E0O2/OH-, то первый процесс при рафинировании – это окисление примесей цинка, затем – основного металла (никеля), примеси меди не растворяются, а выпадают в осадок (шлам) в виде частиц металла по окончанию процесса.

Анодные процессы:

Zn→ Zn2++2ē

Ni→ Ni2++2ē

Так как E 0Ni2+/Ni> E 0Zn2+/Zn, и концентрация ионов никеля выше, чем концентрация ионов цинка, то на катоде осаждается чистый никель. Однако в начале процесса, когда в растворе отсутствуют ионы Ni2+, на катоде выделяется водород.

Катодные процессы:

++2ē → Н2

Ni2++2ē → Ni

Согласно законам Фарадея время рафинирования равно:

t = = =33340с ≈ 9, 27 ч.

X.11. Рассчитайте толщину никелевого покрытия на стальном изделии поверхностью 1 м2 и изменение толщины никелевого анода поверхностью 1 м2 при электрохимическом никелировании в течение 1 часа из водного раствора на основе сульфата никеля, если катодная плотность тока составила 100 А/м2, анодная - 50 А/м2. Выход по току никеля на катоде составил 0, 8, на аноде – 0, 9. Плотность никеля ρ равна 8, 9 г/см3.

Решение. Определим массу никелевого покрытия, используя уравнение:

 

m Ni=

Толщина никелевого покрытия на изделии равна:

δ Ni= m Ni/ ρ Ni· S =87, 6 г/(8, 9·106) г·м-3·1 м2=9, 84·10-6 м=9, 84 мкм.

Определим массу растворившегося никелевого анода:

 

m Ni=

Изменение толщины никелевого анода составило:

 

Δ δ Ni = m Ni/ ρ Ni· S =49, 3 г/(8, 9·106) г·м-3·1м2=5, 5·10-6 м=5, 5 мкм.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.