Пример: основной Ме – Со; примеси – Zn и Cu.

Под действием тока потенциалы электродов электролизера изменяютcя – поляризация: ЕК – более отрицательным

ЕА – более положительным

Клемовое напряжение(напряжение электролизера) вследствие поляризации и омических потерьувеличивается

Увеличение Uкл приводит к перерасходу энергии по сравнению с рассчитанной по уравнениям химической термодинамики

Ионный состав расплава: KOH → K⁺ + OH^-

Электроды: графит С_тв -инертный

К: K⁺ + e → K⁰ (B _i =100%)

А: 4OH^- → O₂↑ + 2H₂O + 4 e (B _i =100%)

По закону Фарадея

Ионный состав: Н₂О_ж ® Н⁺_р + ОН^-_р рН = 7

Электроды: Pt -инертные

К: 2Н⁺ _р + 2 е → Н₂ ↑ (B_i =100%)

А: 4OH^- → O₂↑ + 2H₂O + 4 e (B_i =100%)

2Н₂О_ж ® 2Н₂ ↑ + О₂ ↑

Е_Н⁺_/Н2 = -0,059рН = -0,414 В

Е_О2/ОН- =1,23 – 0,059рН = 1,23 – 0,414 = 0,816 В

U_min = Е_О2/ОН- - Е_Н⁺_/Н2 =1,23 В

Е, В

0,816

U _min

I

-0,414

▲ Электролиз раствора Na₂SO₄ (электроды Pt) Ионный состав раствора: Na₂SO_{4 ж} ↔ 2Na⁺_p + SO₄^2-_p Н₂О_ж ↔ Н⁺_р + ОН^-_р рН = 7 (нет гидролиза) [- K]: Na⁺, Н⁺ [+A]: SO₄^2-, ОН^-

◄ в первую очередь восстанавливаются наиболее сильные

окислители, потенциал которых наибольший

Е⁰_{Na+/ Na} = - 2,9 В Е^р_Н+/Н2 = -0,059рН = -0,41 В

Е^р_Н+/Н2 > Е⁰_{Na+/ Na} на 2,49 В

Þ восстанавливаться будет ион водорода Н⁺

◄ если разница потенциалов частиц в приэлектродном слое

меньше 1В, возможны оба процесса.

◄ в первую очередь окисляются наиболее сильные

восстановители, потенциал которых наименьший

◄ если разница потенциалов частиц в приэлектродном слое

меньше 1В, возможны оба процесса.

q_i – кол-во электричества, пошедшее на превращение i вещества

q – общее кол-во электричества, прошедшее через электрод

Назначение гальванических покрытий:

· Защита от коррозии

· Защитно-декоративное

· Повышение электропроводности

· Повышение твердости и износостойкости

· Получение магнитных пленок

· Уменьшение коэффициента трения

· Улучшение способности к пайке

· Улучшение отражательной способности поверхности

▲ Задача

Рассмотрите электролиз водного раствора CuCl₂ на Cu-электродах. Напишите уравнения электродных процессов. Покажите ход поляризационных кривых.

Решение. Ионный состав раствора:

CuCl₂ → Cu²⁺ + 2Cl^-

H₂O → H⁺ + OH^-

рН =5 Þ гидролиз соли слабого основания и сильной кислоты

Потенциалы возможных процессов:

[- K]: Е⁰_Сu2+/Cu = + 0,337 В Е^р_Н+/Н2 = -0,059рН = -0,295 В

Е⁰_Сu2+/Cu > Е^р_Н+/Н2 Þ только один процесс

[+A]: Е^р_О2/ОН- =1,23-0,059рН = +0,935 В;Е⁰_Сl2/Cl- = + 1,36 В

Е⁰_Сu2+/Cu < Е^р_О2/ОН- < Е⁰_Сl2/Cl-

Электродные процессы:

[- K]: Cu²⁺ + 2 е → Cu⁰

[+A]: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2 е (растворение электрода)

4ОН^- → О₂ ↑ + 2Н₂О + 4 е

2Cl^- → Cl₂ + 2 e

Поляризационные кривые

▲ Задача

Рассчитайте толщину никелевого покрытия на стальном изделии поверхностью 1 м² и изменение толщины Ni анода поверхностью 1 м² при э/х никелировании в течение 1 ч из водного раствора на основе Ni₂SO₄, если катодная плотность тока – 100 А/м², а анодная – 50 А/м². Выход по току Ni на катоде – 0,8, а на аноде – 0,9. Плотность Ni ρ=8,9 г/см³. (Гидролизом пренебречь, рН=7).

Решение.

Сравнивая значения электродных потенциалов, записываем последовательность возможных электродных процессов:

[- K]: Ni²⁺ + 2 e → Ni

2Н⁺ + 2 е → Н₂↑

[+A, Ni]: Ni → Ni²⁺ + 2 e

4ОН^- → О₂ ↑ + 2Н₂О + 4 е

По закону Фарадея

Толщина Ni покрытия на изделии равна:

Масса растворившегося никелевого анода:

Изменение толщины Ni анода:

=5,5 мкм

Пример: основной Ме – Со; примеси – Zn и Cu.

Как провести очистку в растворе H₂SO₄?

Ионный состав раствора:

H₂SO₄ → H⁺ + SO₄^2-

H₂O ↔ H⁺ + OH^- рН=1

На аноде: SO₄^2-, OH^-, Со, Zn, Cu

Выписываем все потенциалы

Е⁰_Н+/Н2 = 0 В (т.к. рН=1)

Е^р_О2/ОН- = 1,23-0,059рН = +1,17 В;

Е⁰_Co2+/Co = - 0,277 В

Е⁰_Zn2+/Zn = -0,76 В;

Е⁰_Сu2+/Cu = + 0,337 В

Þ [+A]: Zn⁰ → Zn²⁺ + 2 е (в первую очередь, т.к. Е⁰_Zn2+/Zn < Е⁰_Co2+/Co)

Co⁰ → Co²⁺ + 2 е

Cu не растворяется и выпадает в шлам, а затем ее собирают со дна.

На катоде: H⁺; Co²⁺; Zn²⁺

[- K]: 2Н⁺ + 2 е → Н₂↑ сначала, пока с_Со=0

Cо²⁺ + 2 е → Cо⁰ затем

а ионы Zn²⁺ остались в растворе

---

Дата добавления: 2015-12-08