Залежність зміни швидкості протікання електролізу від концентрації електроліту.

Роботу виконав учнік 11 "Б" класу Кульпанов Андрій Іванович.

Середня загальноосвітня школа № 35

Муніципальне освітній заклад пана Нижнього Новгорода

р. Нижній Новгород

2003 г.

1. Введення.

Англійська фізик і хімік Майкл Фарадей встановив закони електролізу, які зв'язали кількість електрики, що пройшов через розчин, з масою і природою розчиненої речовини. Він створив кількісну електрохімію - розділ хімії, що вивчає процеси переходу хімічної енергії в електричну і назад.

Вивчення і практичне застосування електрохімічних процесів стало можливим після створення гальванічних елементів - хімічних джерел постійного електричного струму. У 1799 р. італійський фізик А. Вольт створив перший хімічний генератор постійного струму ( "Вольтів стовп"). Можливість застосування "вольтова стовпа" для практичних цілей відразу ж зацікавила вчених. Англійські дослідники У. Нільсон і А. Карлейль першими використовували його для електролізу розчинів солей, лугів і кислот. У 1800 р. вони здійснили розкладання води на кисень і водень.

Потім англійський хімік і фізик Г. Деві, проводячи електроліз солей лужних та лужноземельних металів, виділив їх в чистому вигляді: у 1807 р. він отримав калій і натрій, а в 1808 р. - кальцій і магній. Російський дослідник В. В. Петров, який поклав початок електрохімічним дослідженнями в Росії, в 1802 р. створив найбільший в той час "Вольтів стовп ", що складався з 2100 мідно-цинкових платівок, і провів ряд найважливіших досліджень. Так, він вперше використовував електричний струм для отримання чистих металів у результаті електровосстановленія їх оксидів.

Дослідження Фарадея процесів в розчинах електролітів при пропущенні через них електричного струму тривало недовго. У 1833 р. він почав їх, а вже у 1834 р. закінчив. Але за цей короткий термін Фарадей зумів встановити основні закономірності явища електролізу, які стали фундаментом всіх сучасних теоретичних поглядів у цій галузі, а також методів його практичного використання. Вся сучасна термінологія, що застосовується при описі електролізу, була запропонована Фарадеєм в цей період. Він увів терміни "електрод", "електроліт", "анод", "катод", "іон", "аніон" "Катіон", "електроліз", поняття "діелектрична проникність".

Фарадей встановив, що існує строго співвідношення між кількістю що пройшов через розчин електроліту електрики і кількістю виділився речовини. Встановити цю залежність стало можливим після того, як Фарадей створив прилад для вимірювання що проходить через розчин електрики, який він назвав вольтаелектрометром.

Актуальність електролізу пояснюється тим, що багато речовин отримують саме цим способом. Наприклад, такі метали як нікель, натрій, чистий водень і інші, отримують лише за допомогою цього методу. Крім того, з його допомогою електролізу відносно легко можна отримати чисті метали, масова частка самого елемента в яких прагнути до ста відсоткам. У промисловості алюміній і мідь у більшості випадків отримують саме електролізом. Перевага цього способу у відносній дешевизні і простоті. Однак, щоб виробництво було найбільш вигідним: з найменшими витратами електроенергії і з найбільшим виходом продукції, необхідно враховувати різні фактори, що впливають на кількість і якість продуктів електролізу (сила струму, щільність струму, температура електроліту, матеріал електродів і ін.)

На сьогоднішній день великою популярністю користуються різні предмети, покриті дорогоцінними металами, (позолочені або посріблені речі).

До того ж металеві вироби покривають шаром іншого металу електролітичним способом з метою захистити його від корозії.

Таким чином, дослідження електрохімічних 3 г-іона/л при 250С.

Рішення.

Знайдемо в таблиці стандартних електродних потенціалів значення ф0 для електродної реакції.

ф0 = PbO2, H +/PbSO4 = 1,685 в,

ф PbO2

H +/PbSO4 = ф0 + (2,303 * 8,314/2 * 96491,4) lg ([PbO2] * [H +] 4/[PbSO4] * [H2O] 2) =

ф0 (0,0591/2) * lg [H +] 4 = 1.685 + 0.0295 * lg34 = 1.713 (в).

Двоокис свинцю і сірчанокислий свинець - тверді речовини, концентрація їх приймається рівній одиниці. Кількість води в розчині велика в порівнянні з тим, що утвориться в розглянутій реакції, а тому його вміст в розрахунок не приймається.

Приклад 2.

Розрахувати значення потенціалу міді, що знаходиться в розчині, що містить 0,1 г-іон/л катіонів Cu2 + при температурі 250 С.

Рішення.

ф Cu2 +/Cu = 0,34 + (0,0591/2) * lg (0.1/1) = 0.31 (в).

Стандартні електродні потенціали деяких окислювально-відновних систем при 250 С        

№         

окисленої форми         

Відновлена   форма         

Рівняння   реакції         

В             

1.         

Li +         

Li         

Li + + 1