Разделы презентаций


Теоретическая электрохимия, часть 1

Содержание

Выход по токуУниверсальность законов Фарадея состоит в том, что если на электроде одновременно протекает несколько реакций, суммарное число прореагировавших эквивалентов различных веществ соответствует числу Фарадеев пропущенного электричества. Например, при электролизе водных

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Теоретическая электрохимия, часть 1
Теоретическая электрохимия

Ковязина Людмила Иосифовна,
доцент кафедры ТЭП ВятГУ,


Киров, 2012

Теоретическая электрохимия, часть 1Теоретическая электрохимияКовязина Людмила Иосифовна, доцент кафедры ТЭП ВятГУ, Киров, 2012

Слайд 2Выход по току
Универсальность законов Фарадея состоит в том, что если

на электроде одновременно протекает несколько реакций, суммарное число прореагировавших эквивалентов

различных веществ соответствует числу Фарадеев пропущенного электричества.
Например, при электролизе водных растворов солей никеля осаждение металла сопровождается выделением водорода:
Ni2+ + 2e  Ni и H+ + e  1/2 H2.

При прохождении 1F электричества сумма выделившихся эквивалентов никеля и водорода равна 1.

Выход по токуУниверсальность законов Фарадея состоит в том, что если на электроде одновременно протекает несколько реакций, суммарное

Слайд 3При этом распределение количества электричества между реакциями зависит от условий

электролиза (состава электролита, плотности тока, температуры).
Доля количества электричества, пошедшая на

данную реакцию, называется выходом по току (ВТ). Выход по току выражается в долях единицы или в процентах.

где qi – количество электричества, пошедшее на данную реакцию;
Q – общее количество прошедшего электричества.

(6)

При этом распределение количества электричества между реакциями зависит от условий электролиза (состава электролита, плотности тока, температуры).Доля количества

Слайд 4Поскольку прохождение количества электричества вызывает превращение эквивалентного количества вещества, то

выход по току можно определить как отношение массы вещества, практически

прореагировавшего на электроде (Δmпр) к массе вещества, которая должна была вступить в электрохимическую реакцию теоретически (Δmтеор) при прохождении того же количества электричества.


Зная ВТ, можно рассчитать массу вещества, которая выделится при электролизе:

(7)

(8)

Поскольку прохождение количества электричества вызывает превращение эквивалентного количества вещества, то выход по току можно определить как отношение

Слайд 5Поскольку масса выделившегося на электроде металла (при нанесении гальванопокрытий) может

быть рассчитана по формуле:
где: S – площадь электрода;

δ – толщина покрытия;
ρ – плотность металла,
то выражение: S δ ρ = Kэ I t ВТ
позволяет рассчитать любую из входящих в него величин, если известны остальные.
Зная ВТ, можно определить парциальную плотность тока, то есть плотность тока каждой из реакции, протекающих на электроде:
iп = i . ВТ

(9)

(10)

(11)

Поскольку масса выделившегося на электроде металла (при нанесении гальванопокрытий) может быть рассчитана по формуле:	где: S – площадь

Слайд 6Кулонометры
Кулонометры - электрохимические системы, применяемые для определения количества электричества.
Количество

электричества (Q) можно рассчитать по количеству полученного вещества, если на

электроде протекает одна реакция. Следовательно, в качестве кулонометров используют такие электролизеры, в которых выход по току равен 1 (100%).
Известны три типа кулонометров: весовые, объемные и титрационные.
КулонометрыКулонометры - электрохимические системы, применяемые для определения количества электричества. Количество электричества (Q) можно рассчитать по количеству полученного

Слайд 7Весовые кулонометры – медный и серебряный. Медный кулонометр широко применяется

в лабораторной практике, представляет собой стеклянный сосуд, в который опущен

медный катод и два медных анода.
















Электролитом служит подкисленный раствор сульфата меди :
125 г/л CuSO4 . 5H2O; 50 г/л H2SO4;
50 мл/л этилового спирта.
Реакции на электродах:
К: Cu2++2e = Cu
A: Cu – 2e = Cu2+
Количество меди, выделившейся на катоде, определяется взвешиванием.
Точность – 0,1%.
Размеры катода выбираются таким образом, чтобы катодная плотность тока была в пределах от 0,002 до 0,02 А/см2.

Весовые кулонометры – медный и серебряный. Медный кулонометр широко применяется в лабораторной практике, представляет собой стеклянный сосуд,

Слайд 8Объемный газовый кулонометр
Газовый кулонометр представляет собой сосуд для электролиза воды

в растворе щелочи.
В качестве электролита используется 15 –

20 % -й раствор NaOH с никелевыми электродами.

1 – сосуд для электролиза воды;
2 – бюретка;
3 – соединительная трубка;
4 – вентиль;
5 – термометр.

Объемный газовый кулонометр	Газовый кулонометр представляет собой сосуд для электролиза воды в растворе щелочи. 	В качестве электролита используется

Слайд 9При электролизе водного раствора щелочи на катоде разряжаются молекулы воды:
2H2O

+ 2e = H2 + 2OH-.
На аноде окисляются ионы гидроксила:
2OH-

- 2e = H2O + ½O2.
Суммарная реакция на электродах:
H2O = H2 + ½O2.
Общее количество разложенного электролита определяют измерением объема получающегося гремучего газа.
Точность газовых кулонометров невысока (0,5 – 1 %).
Рабочая плотность тока 30 – 100 мА/см2.
Измеренный объем гремучего газа
V = (2VH2 + 1VO2)
приводят к нормальным условиям (V0), пользуясь уравнением состояния идеального газа:
P0V0/T0 = PV/T (12)

При электролизе водного раствора щелочи на катоде разряжаются молекулы воды:2H2O + 2e = H2 + 2OH-.На аноде

Слайд 10Объем водорода:

VH2 = ⅔ V0

(13)
Число молей водорода находят, зная, что 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л = 0,0224 м3.
n = ⅔ V0 / 0,0224. (14)
В соответствии с уравнением катодной реакции для получения 1 моль водорода надо 2 Фарадея электричества. Тогда количество электричества, прошедшего через газовый кулонометр:
Q = 2 n F (15)

Объем водорода:	        VH2 = ⅔ V0

Слайд 11Титрационные
кулонометры –
йодный и Кистяковского.

В йодном кулонометре катод

и анод – платиновые или платино-иридиевые, плотность анодного тока –

10 мА/см2. Анолитом служит концентрированный раствор йодистого калия, католитом – 10 %-й раствор йодистого калия. При пропускании тока на аноде выделяется йод, который затем титруется тиосульфатом в присутствии крахмала:
I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6.
Титрационные кулонометры – йодный и Кистяковского. В йодном кулонометре катод и анод – платиновые или платино-иридиевые, плотность

Слайд 12Кулонометр Кистяковского представляет собой стеклянный сосуд, снабженный в нижней части

краном 4. Анодом служит серебряная проволочка 2, впаянная в стеклянную

трубку с ртутью 3 (для контакта). Сосуд наполняют на ¾ высоты 15 – 20 %-м раствором КNO3, на который сверху осторожно наливают 0,5 н раствор НNO3. В этот раствор погружают платиново-иридиевый катод 1.
При пропускании тока растворяется серебро, которое после окончание опыта определяют в растворе титрованием роданистым калием:
АgNO3 + KCNS = AgCNS + KNO3,
или другим способом.
Точность титрационных кулонометров достигает 0,001%.
Кулонометр Кистяковского представляет собой стеклянный сосуд, снабженный в нижней части краном 4. Анодом служит серебряная проволочка 2,

Слайд 13Практическое значение законов Фарадея
1. Расчет толщины покрытия и времени его

нанесения

Δ m = Kэ I t ВТ Δ m = S δ ρ
S δ ρ = Kэ I t ВТ
2. Определение выхода по току
3. Методы анализа, основанные на законах Фарадея
а) Электроанализ
При электроанализе проводят электролиз до полного или практически полного выделения данного вещества на электроде и определяют массу осадка.
б) Кулонометрический анализ
Кулонометрический метод анализа позволяет по числу кулонов, израсходованных при электродной реакции, определить количество вещества.
Практическое значение законов Фарадея1. Расчет толщины покрытия и времени его нанесения

Слайд 14Кулонометрические методы делятся на прямые и косвенные.
Прямые методы те, при

которых исследуемое вещество непосредственно реагирует на электроде: окисляется или восстанавливается.
Косвенная

кулонометрия или кулонометрия с генерацией титрующего компонента – такая кулонометрия, при которой на электроде образуется (т.е. генерируется) то вещество, которое затем окисляет или восстанавливает исследуемый компонент.
Например, непосредственное электрохимическое окисление тиосульфата идет с невысоким выходом по току.
2S2O32- - 2e = S4O62-
Если в исследуемый раствор тиосульфата добавить раствор йодистого калия, а затем провести электролиз при постоянном потенциале, то первичной прямой реакцией будет
2J- - 2e = J2,
а затем 2S2O32- + J2 = S4O62- + 2J-.
Точность определения 0,1-0,3% при концентрации 10-5 г-экв/л.
Кулонометрические методы делятся на прямые и косвенные.Прямые методы те, при которых исследуемое вещество непосредственно реагирует на электроде:

Слайд 15Ток и плотность тока как характеристики скорости электрохимической реакции



По закону Фарадея
Скорость электрохимического процесса пропорциональна

току. Так как электрохимическая реакция протекает на границе проводник первого рода – проводник второго рода, то при сравнении скоростей двух электрохимических реакций надо брать одинаковые площади электродов, т.е. проводить сравнение плотностей тока. Таким образом, мера скорости электрохимической реакции - плотность тока .

Скорость электрохимических реакций как и скорость химических реакций определяется изменением количества вещества в единицу времени.

Ток и плотность тока как характеристики скорости электрохимической реакции     По закону Фарадея Скорость

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика