Меню

Когда выход по току равен 100

Выход по току

Tools.svg

Выходом по току в гальванотехнике называют выраженное в процентах отношение количества фактически пропущенного через электролит заряда (Qf) к теоретически необходимому (Qt) для осуществления фактически наблюдаемого массопереноса (mf).

B_<Q data-lazy-src=

Согласно законам Фарадея, при прохождении электрического тока через электролизёр в соответствии с законами Фарадея количество вещества, которое разряжается на электроде (если происходит только один процесс), прямо пропорционально количеству электричества, которое прошло через раствор. При прохождении количества электричества F, равного числу, Фарадея (96 487 Кл, или иначе 26,8 А • ч), происходит разряд одного грамм-эквивалента любого вещества. Число Фарадея определяется как произведение единичного заряда на число Авогадро.

На основе закона Фарадея рассчитывают количество металла т (в граммах), выделившегося (или растворившегося) на электроде при прохождении через электролит тока / (в амперах) в течение тч:

где Э = A/Z — грамм-эквивалент выделившегося на электроде металла (А — атомная масса металла, Z — валентность).

Для удобства расчетов введена величина, называемая электрохимическим эквивалентом, — ЭА ч, равная количеству вещества, выделенному (или растворенному) при протекании заданного количества прошедшего электричества. Электрохимический эквивалент принято выражать в мг/Кл (миллиграмм/кулон) или г/А • ч.

Существуют таблицы с приведёнными атомными массами и электрохимическими эквивалентами элементов.

На электроде могут протекать одновременно не один, а два и большее количество процессов. В этом случае ток (и соответственно количество электричества) распределяется между двумя и более процессами.

При электролизе во многих случаях выделяется меньше вещества, чем должно получиться по законам Фарадея. Этo oбъяcняeтcя тeм, чтo нaряду c ocнoвными элeктрoдными прoцeccaми oкиcлeния и вoccтaнoвлeния практически всегда протекают побочные реакции (взаимодействие образовавшихся при электролизе веществ с элeктрoлитoм, выдeлeниe нaряду c мeтaллoм нa кaтoдe вoдoрoдa и др.). Кроме того, часть электрической энергии тратится на преодоление сопротивления электролита. Поэтому для экономической оценки процесса электролиза вводят такие понятия, как выход по току и расход энергии на получение единицы продукции энергии.

Выход по току — это выраженное в процентах отношение количества фактически затраченного электричества (Qфакт) к теоретически необходимому(Qтеор):

Bт = (Qфакт/ Qтеор)·100 %

Иногда в задачах используется выход по току, рассчитанный как степень отклонения массы фактически прореагировавшего на электроде вещества (mфакт) к теоретически рассчитанной по закону Фарадея (mтеор):

Bт = (mфакт/ mтеор)·100 %

Единицы измерения

Выход по току как следует из приведенных в определении формул указывается в процентах.

Электрохимический эквивалент указывается в [г]/[А]*[ч]

Пример

При электролизе водного раствора АgNO3 с нерастворимым анодом в течение t=50 мин. при силе тока в I = 3,0 А на катоде выделилось mf = 9,6 г серебра. Вычислить выход по току.

Решение: Заряд пропущенный через электролит равен:

Q=I*t

Теоретический массоперенос для произвольного иона равен:

m_t=\mu*\frac<Q data-lazy-src=

Подставляя полученные формулы в выражение для выхода по току получим:

B_<m data-lazy-src=

  • Викифицировать статью.
  • Добавить иллюстрации.
  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Проставить интервики в рамках проекта Интервики.
  • Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Выход по току» в других словарях:

выход по току — Доля тока (кол ва электричества), затрачив. в электролитич. процессе на получение продукта. Определяют отношением массы фактич. прореагировавшего вещ ва к теоретич., рассчитанной по закону Фарадея, в процентах или долях ед. Различают катодный и… … Справочник технического переводчика

выход по току — [current efficiency] доля тока (количества электричества), затрачиваемого в электролитическом процессе на получение продукта. Определяют отношением массы фактического прореагировавшего вещества к теоретическому, рассчитанной по закону Фарадея, в… … Энциклопедический словарь по металлургии

выход по току — srovinė išeiga statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektros srovės dalis, tenkanti tam tikram elektrodiniam vyksmui. atitikmenys: angl. current efficiency vok. Stromausbeute, f rus. выход по току, m pranc. rendement en… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

выход по току — srovinė išeiga statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektros srovės dalis, tenkanti konkrečiam elektrodiniam procesui. atitikmenys: angl. current efficiency rus. выход по току … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Выход по току на растворение платиновых металлов различной плотности тока — Материал анода Выход по току (в %·104) при плотности тока, кА/м2 0,5 1 1,5 2 3 … Химический справочник

ВЫХОД — [yield; exit]: выход годного [prime yield] 1. Отношение массы готовых изделий к массе заготовок для них. 2. Доля жидкого металла при плавке в массе металлической завалки; выход по току [current efficiency] доля тока (кол ва электричества),… … Металлургический словарь

выход шлака — [slag yield] технологический показатель, косвенно характеризующий богатство доменной шихты железом. Высокий выход шлака связан с ростом газодин. сопротивления столба шихты в доменной печи и с ростом потерь тепла с отрабатываемым шлаком. Суммарно… … Энциклопедический словарь по металлургии

выход по энергии — [power output] величина, обратная удельному расходу энергии на получение единицы готовой продукции методом электролиза; показывает, какая доля постоянного тока от общего подводимого к ванне количества электроэнергии используется на… … Энциклопедический словарь по металлургии

выход годного — [prime yield] 1. Отношение массы готовых изделий к массе заготовок для них. 2. Доля жидкого металла при плавке в массе металлической завалки; Смотри также: Выход выход шлака выход по энергии выход по току выход продукта … Энциклопедический словарь по металлургии

выход продукта — [product yield] отношение массы полученного продукта при обогащении к массе исходного материала. Смотри также: Выход выход шлака выход по энергии выход по току выход годного … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Законы фарадея выход по току. Кинетика электродных процесов.

Электродные процессы протекают на границе фаз и относятся к гетерогенным окислительно-восстановительным процессам. Изучение кинетики и механизма этих процессов – одно из главных направлений электрохимии на современном этапе.

Читайте также:  Основы электротехники однофазный ток

Основными стадиями электродных процессов являются стадии доставки реагента к поверхности электрода, переноса заряда через границу фаз (стадия разряда-ионизации), отвода продуктов реакции в объем фаз. Стадии доставки и отвода имеют одинаковые закономерности и называются стадиями массопереноса. Наряду с указанными, встречаются также и другие стадии. Так, часто электродные процессы осложняются химическими реакциями в объеме раствора или на поверхности электрода, стадиями образования новой фазы, поверхностной диффузии частиц, перехода частиц с поверхности в объем электрода и др.

Наиболее медленная в ряду последовательных стадий определяет суммарную скорость процесса и называется лимитирующей стадией.

В общем случае ток, протекающий через границу электрод/электролит, тратится на сам электродный процесс (фарадеевский ток) и на заряжение двойного электрического слоя ДЭС (ток заряжения). Если свойства ДЭС не изменяются во времени, то ток заряжения равен нулю, и величина протекающего тока, отнесенная к единице поверхности электрода (плотность тока), является мерой скорости самого электродного процесса.

При изучении механизма электродного процесса измеряют его вольтамперную характеристику -ВАХ ( иногда называемую также поляризационной характеристикой), т.е. зависимость плотности тока от потенциала электрода.

Если потенциал электрода соответствует равновесному потенциалу для данного процесса, то суммарный ток через границу фаз равен нулю, поскольку при равновесном потенциале скорости прямого и обратного процессов равны друг другу и равны так называемому току обмена электродного процесса. При переходе к потенциалам, которые меньше равновесного, протекает суммарный катодный ток, т.е. превалирует процесс восстановления. В противоположном случае протекает анодный ток, соответствующий преимущественному процессу окисления реагента. Величина отклонения потенциала от равновесного значения называется поляризацией электрода.

При малых поляризациях ВАХ оказывается линейной. Ход ВАХ при больших поляризациях зависит от природы медленной стадии.

В общем случае перенос реагента в условиях электрохимической реакции осуществляется за счет диффузии, миграции и конвекции. Если стадия переноса является лимитирующей, то отклонение потенциала от равновесного значения происходит из-за уменьшения концентрации реагента по сравнению с его концентрацией в объеме фазы (концентрационная поляризация). При падении концентрации реагента у электрода до нуля достигается предельный диффузионный ток, величина которого зависит от величины объемной концентрации реагента и его коэффициента диффузии.

ВЫХОД ПО ТОКУ Это масса вещества, образовавшегося в результате электролиза при пропускании через раствор тока определенной силы (I — сила тока, измеряется в амперах — А) в течение определенного времени (t, измеряется в секундах — с) . Рассчитывается с помощью 1 закона Фарадея по формуле:

m = (э*I*t)/F, где э — эквивалентная масса вещества, равная отношению его молярной массы к количеству принятых (или отданных) электронов; F = 96 500 Кл — число Фарадея

(т. е. расчет не по другим веществам — участникам реакции (реагентам или продуктам) , а по значениям силы тока и времени электролиза) .

Практический выход по току обычно меньше 100% (если в долях единицы — меньше 1), т. к. на практике, в реальных условиях, обязательно будут потери вещества. В таком случае выход по току равен отношению практической массы продукта электролиза к теоретической, рассчитанной по закону Фарадея; для выражения выхода в процентах результат нужно умножить на 100%. Выход продукта реакции обозначается греческой буквой «эта».

2 ЗАКОН ФАРАДЕЯ при прохождении через раствор или расплав электролитов одинакового количества электричества малой массы образовавшихся на электрожах веществ относится между собой как молярная масса этих эквивалентов.

Дата добавления: 2015-01-19 ; просмотров: 26 ; Нарушение авторских прав

Источник

Задачи по химии с решениями на законы электролиза

Расчет времени электролиза, с использованием формулы выхода по току

Задача 26.
При прохождении через раствор сульфата никеля (II) тока силой 2А масса катода увеличилась на 2,4 г. Рассчитайте время электролиза, если выход по току равен 0,8.
Решение:
Э(Ni) = 58,6934/2 = 29.3467 г/моль;
(р-р)NiSO4;
I = 2A;
mпр.(Ni) = 2,4г;
n = 0,8;
t — ?
1) Химизм электролиза:

Читайте также:  Почему крыс не убивает током

Отношение массы практически полученного вещества к теоретически рассчитанной массе, выраженное в процентах, называется выходом вещества по току. Его можно определть по формуле:

n = (mпр . F)/Э . I . t

Подставив в данное уравнение известные значения рассчитаем время электролиза, получим:

t = (mпр. . F)/Э . I . n = (2,4г . 96500 c . A/моль)/(29,3467 г/моль . 2A . 0,8) = 4932 c.

Ответ: t = 4932c.

Определение состава соли, расплав которой подвергли электролизу

Задача 27
При действии постоянного тока силой 6,4А на расплав соли трехвалентного металла на катоде в течение 30 мин выделилось 1,07г металла, а на аноде – выделился газ, относительная плотность паров которого по гелию составляет 17,75. Определите состав соли, расплав которой подвергли электролизу.
Решение:
D(Не) = 17,75;
I = 6,4 A;
t = 30мин = 1800с;
m(Me) = 1,07г;
n = 3;
M(Me) = ?
соль — ?
на катоде : Me 3+ + 3 = Me 0
на аноде : — ?
1) По условию: D(Не) = 17,75. Значит, M(газа) = D(Не) = M(He) . 17,75 = 4 г/моль . 17,75 = 71 г/моль. Из газообразных веществ такую молярную массу имеет гах хлор Cl2, M(Cl2) = 71 г/моль. Значит, на аноде выделяется газообразный хлор:
на аноде : 2Cl – -2 = 2Cl2 0

По формуле объединенного закона электролиза:

m = Э . I . t/F = М . I . t/n . F = K . I . t, где

Э – эквивалентная масса вещества (молярная масса эквивалента); F– постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль или 96500 А . с/моль;. I – сила тока, А; t – время проведения электролиза, с; М – молярная масса вещества; n – число отданных или принятых электронов; К – электрохимический эквивалент вещества.

Рассчитаем молярную массу металла М(Ме), получим:

М(Ме) = m(Me) . n . F/I . t = (1,07г . 3 96500 А . с/моль)/(6,4А . 1800с) = 26,89 г/моль.

M(A1) = 27г/моль. Значит, соль – хлорид аммония A1Cl3.

Ответ: хлорид аммония A1Cl3.

  • Вы здесь:
  • Главная
  • Задачи
  • Общая химия
  • Выражение для концентрации раствора. Задание 12

Источник



Учебно-методическое пособие «Защита материалов от коррозии» , страница 39

Рассчитайте их электродные потенциалы, принимая активности ионов металла равными концентрациям, и укажите, какие реакции реально протекают на электродах.

Если выход никеля по току ниже 100%, объясните, какая побочная реакция вызывает снижение выхода по току.

Укажите, чем вызвано падение напряжения на электролизерах и почему оно различно в случае меднения и никелирования.

3.2. Электролитическое цинкование.

3.2.1. Соберите установку (Рис. 6.1.). Не включая внешнюю цепь, в электролизер цинкования 1 залейте раствор состава (г/л): ZnSO4×7Н2О — 215, Al2(SO4)3×8Н2О — 30, К24·10Н2О – 50, декстрин — 10.

3.2.2. К крышке электролизера прикрепите два цинковых анода. В кулонометр 2 залейте раствор следующего состава (г/л): Cu2SO4 ×H2O — 250, Н24 — 50. К крышке электролизера-кулонометра метра прикрепите два медных электрода. Стальной образец обезжирьте в ацетоне, промойте, зачистите шкуркой, снова промойте, просушите фильтровальной бумагой и взвесьте, закрепите в зажимах токоотвода в крышке электролизера. Аналогично подготовьте медный образец для кулонометра, под током опустите электроды в электролизер.

3.2.3. Электролиз проводите при катодной плотности тока 200 a/м 2 в течение 20¸30 мин. Затем, вынув образцы из электролизера, промойте их проточной водой, просушите фильтровальной бумагой и взвесьте. Во время электролиза запишите показания вольтметров на электролизерах. Результаты опыта оформите в Таблице 6.3.

Таблица 6.3. Сводная таблица для записи результатов работы.

Источник