电解。计算示例

电解是通过电流分解电解质（盐、酸、碱的溶液）。

电解只能用直流电进行。在电解过程中，盐中所含的氢或金属在负电极（阴极）处释放。如果正极（阳极）由金属制成（通常与盐相同），则正极在电解过程中会溶解。如果阳极不溶（例如碳），则电解液中的金属含量会在电解过程中降低。

电解过程中阴极释放的物质量与通过电解液的电量成正比。

一库仑电量放出的物质的量称为A的电化学当量，故G=A•Q； G = A • I • t,

其中 G 是分离物质的量； Q为电量； I——电流；时间到了。

每种金属都有其电化学当量 A。

计算示例

1. 硫酸铜 (CuSO4)（图 1）在 I = 10 A 电流下持续 30 分钟会释放出多少铜。铜的电化学当量A=0.329 mg/A•sec。

米。 1.方案举例1

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

悬浮在阴极的物体会释放出 5.9 克纯铜。

2. 铜电解涂层中允许的电流密度• = 0.4 A / dm2。阴极覆铜面积为S=2.5dm2。电解需要多大的电流，1小时在阴极放出多少铜（图2）。

米。 2.方案举例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）在电解过程中分解成氢气和氧气。电极可以是碳、锡、铜等，但最好是铂金。在1.5A的电流下，1/4小时内阳极会放出多少氧气，阴极会放出多少氢气。电量1A·sec放出0.058cm3的氧气和0.116cm3的氢气（图3).

米。 3. 示例3的方案

Ga = A • I • t = 0.058 • 1.5 • 15 • 60 = 78.3 cm3 氧气将在阴极释放。

Gc = A • I • t = 0.1162 • 1.5 • 15 • 60 = 156.8 cm3 的氢将在阳极释放。

这种比例的氢气和氧气的混合物称为爆炸性气体，当它被点燃时会爆炸，形成水。

4. 实验室实验用的氧气和氢气是用 电解水 （氧化硫酸）（图 4）。铂电极焊接到玻璃中。使用电阻，我们设置电流 I = 0.5 A。（使用三个 1.9 V 干电池的电池作为电流源）30 分钟后将释放多少氢气和氧气。

米。 4…以图4为例

在右侧容器中，Gc = A • I • t = 0.1162 • 0.5 • 30 • 60 = 104.58 cm3 的氢将被释放。

在左边的容器中，Ga = A • l • t = 0.058 • 0.5 • 30 • 60 = 52.2 cm3 的氧气将放出（气体置换中间容器中的水）。

5.转换器块（电动发电机）为获得电解（纯）铜提供电流。在 8 小时内，您应该得到 20 公斤蜂蜜。发电机应该提供多大的电流？ • 铜的电化学当量为A = 0.329 mg / A • sec。

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

6、大灯需镀铬200个，其中每个需镀铬3克。在 10 小时内完成这项工作需要多少电流（铬 A 的电化学当量 = 0.18 毫克/安·秒）。

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

7、铝是由高岭土和冰晶石的溶液在槽中电解得到，槽的工作电压为7V，电流为5000A。阳极为煤，槽为钢加煤块（图 5）。

米。 5图5为例

铝生产槽串联，提高工作电压（如40槽）。生产 1 千克铝，大约需要 0.7 千克碳阳极和 25-30 千瓦时的电力。根据给定的数据，确定发电机的功率、运行 10 小时的能耗以及所得铝的重量。

在 40 个浴槽上工作时发电机的功率 P = U • I = 40 • 7 • 5000 = 1400000 W = 1400 kW。

10小时消耗的电能，A=P•t=1400 kW·10 h=14000 kW•h。

得到的铝量G=14000:25=560公斤。

根据理论电化学当量，得到的铝量应等于：

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

电解装置的效率等于：效率=G/GT=560/669.6=0.83=83%。