電解。計算示例

電解是通過電流分解電解質（鹽、酸、鹼的溶液）。

電解只能用直流電進行。在電解過程中，鹽中所含的氫或金屬在負電極（陰極）處釋放。如果正極（陽極）由金屬製成（通常與鹽相同），則正極在電解過程中會溶解。如果陽極不溶（例如碳），則電解液中的金屬含量會在電解過程中降低。

電解過程中陰極釋放的物質量與通過電解液的電量成正比。

一庫侖電量放出的物質的量稱為A的電化學當量，故G=A•Q； G = A • I • t,

其中 G 是分離物質的量； Q為電量； I——電流；時間到了。

每種金屬都有其電化學當量 A。

計算示例

1. 硫酸銅 (CuSO4)（圖 1）在 I = 10 A 電流下持續 30 分鐘會釋放出多少銅。銅的電化學當量A=0.329 mg/A•sec。

米。 1.方案舉例1

G = A • I • t = 0.329 • 10 • 30 • 60 = 5922 毫克 = 5.922 克。

懸浮在陰極的物體會釋放出 5.9 克純銅。

2. 銅電解塗層中允許的電流密度• = 0.4 A / dm2。陰極覆銅面積為S=2.5dm2。電解需要多大的電流，1小時在陰極放出多少銅（圖2）。

米。 2.方案舉例2

I = •• S = 0.4-2.5 = l A; G = A • Q = A • I • t = 0.329 • 1 • 60 • 60 = 1184.4 毫克。

3、氧化水（如硫酸H2SO4的稀溶液）在電解過程中分解成氫氣和氧氣。電極可以是碳、錫、銅等，但最好是鉑金。在1.5A的電流下，1/4小時內陽極會放出多少氧氣，陰極會放出多少氫氣。電量1A·sec放出0.058cm3的氧氣和0.116cm3的氫氣（圖3).

米。 3.例3的方案

Ga = A • I • t = 0.058 • 1.5 • 15 • 60 = 78.3 cm3 氧氣將在陰極釋放。

Gc = A • I • t = 0.1162 • 1.5 • 15 • 60 = 156.8 cm3 的氫將在陽極釋放。

這種比例的氫氣和氧氣的混合物稱為爆炸性氣體，當它被點燃時會爆炸，形成水。

4. 實驗室實驗用的氧氣和氫氣是用 電解水 （氧化硫酸）（圖 4）。鉑電極焊接到玻璃中。使用電阻，我們設置電流 I = 0.5 A。（使用三個 1.9 V 乾電池的電池作為電流源）30 分鐘後將釋放多少氫氣和氧氣。

米。 4…以圖4為例

在右側容器中，Gc = A • I • t = 0.1162 • 0.5 • 30 • 60 = 104.58 cm3 的氫將被釋放。

在左邊的容器中，Ga = A • l • t = 0.058 • 0.5 • 30 • 60 = 52.2 cm3 的氧氣將放出（氣體置換中間容器中的水）。

5.轉換器塊（電動發電機）為獲得電解（純）銅提供電流。在 8 小時內，您應該得到 20 公斤蜂蜜。發電機應該提供多大的電流？ • 銅的電化學當量為A = 0.329 mg / A • sec。

由於G=A•I•t，那麼I=G/(A•t)=20000000/(0.329•8•3600)=20000000/9475.2=2110.7A。

6、大燈需鍍鉻200個，其中每個需鍍鉻3克。在 10 小時內完成這項工作需要多少電流（鉻 A 的電化學當量 = 0.18 毫克/安·秒）。

I = G / (A • t) = (200 • 3 • 1000) / (0.18 • 10 • 3600) = 92.6 A。

7、鋁是由高嶺土和冰晶石的溶液在槽中電解得到，槽的工作電壓為7V，電流為5000A。陽極為煤，槽為鋼加煤塊（圖 5）。

米。 5圖5為例

鋁生產槽串聯，提高工作電壓（如40槽）。生產 1 千克鋁，大約需要 0.7 千克碳陽極和 25-30 千瓦時的電力。根據給定的數據，確定發電機的功率、運行 10 小時的能耗以及所得鋁的重量。

在 40 個浴槽上工作時發電機的功率 P = U • I = 40 • 7 • 5000 = 1400000 W = 1400 kW。

10小時消耗的電能，A=P•t=1400 kW·10 h=14000 kW•h。

得到的鋁量G=14000:25=560公斤。

根據理論電化學當量，得到的鋁量應等於：

GT = A • I • t = 0.093 • 5000 • 40 • 10 • 3600 = 0.093 • 720,000,000 mg = 669.6 kg。

電解裝置的效率等於：效率=G/GT=560/669.6=0.83=83%。