La première loi de Faraday pour l'électrolyse. Loi de l'induction électromagnétique

Lois de l'électrolyse (lois de Faraday)

Depuis le passage courant électrique grâce à des systèmes électrochimiques connectés à transformations chimiques, il doit y avoir une certaine relation entre la quantité d'électricité circulant et la quantité de substances ayant réagi. Elle a été découverte par Faraday et exprimée dans le premier lois quantitativesélectrochimie, appelée plus tard lois de Faraday.

La première loi de Faraday . Les quantités de substances converties lors de l'électrolyse sont proportionnelles à la quantité d'électricité traversant l'électrolyte :

Dm = k e q = k euh ça ,

Dm est la quantité de substance ayant réagi ; k e – un certain coefficient de proportionnalité ; q – quantité d'électricité, égal au produit intensité actuelle I pour le temps t. Siq = It = 1, alorsDm = k euh, c'est-à-dire le coefficient k e représente la quantité de substance ayant réagi suite au flux d’une quantité unitaire d’électricité. Coefficient k euhappelé équivalent électrochimique .

La deuxième loi de Faraday reflète la relation qui existe entre la quantité de substance ayant réagi et sa nature : lorsque quantité constante masse électrique passée diverses substances en cours de transformation au niveau des électrodes (libération de solution, changement de valence), sont proportionnels aux équivalents chimiques de ces substances:

Dm je/UN je= const .

Il est possible de combiner les deux lois de Faraday en une seule. droit commun : excréter ou transformer au moyen du courant 1 g-eq toute substance (1/zmole d'une substance) nécessite toujours la même quantité d'électricité, appelée Numéro Faraday (ou Faraday ):

Dm =Il=Il .

Valeur mesurée avec précision du nombre de Faraday

F = 96484,52 ± 0,038 C/g-éq.

Il s’agit de la charge portée par l’équivalent d’un gramme d’ions de toute nature. En multipliant ce nombre parz (nombre charges élémentaires ion), on obtient la quantité d'électricité transportée par 1 g-ion . En divisant le nombre de Faraday par le nombre d'Avogadro, on obtient la charge d'un ion monovalent, égal à la chargeélectron:

e = 96484,52 / (6,022035 × 10 23) = 1,6021913 × 10e à 19e année.

Les lois découvertes par Faraday en 1833 sont strictement suivies pour les conducteurs du second type. Les écarts observés par rapport aux lois de Faraday sont évidents. Ils sont souvent associés à la présence de courants électriques parallèles non comptabilisés. réactions chimiques. Les écarts par rapport à la loi de Faraday dans les installations industrielles sont associés à des fuites de courant, à des pertes de substance lors de la pulvérisation d'une solution, etc. Dans les installations techniques, le rapport entre la quantité de produit obtenu par électrolyse et la quantité calculée sur la base de la loi de Faraday est inférieur à l'unité et est appelé sortie de courant :

B T = = .

Avec précaution mesures en laboratoire pour des réactions électrochimiques se produisant sans ambiguïté, sortie courant égal à un(dans la limite des erreurs expérimentales). La loi de Faraday est strictement observée, elle est donc à la base de la méthode la plus précise pour mesurer la quantité d'électricité traversant un circuit par la quantité de substance déposée sur l'électrode. Pour de telles mesures, utilisez coulomètres . Les systèmes électrochimiques sont utilisés comme coulomètres, dans lesquels il n'y a pas de réactions électrochimiques et chimiques secondaires parallèles. Par des méthodes de détermination de la quantité de substances formées les coulomètres sont divisés en électrogravimétrique, gaz et titrage. Un exemple de coulomètres électrogravimétriques sont les coulomètres en argent et en cuivre. L'action du coulomètre à argent Richardson, qui est un électrolyseur

(–) Agï AgNO3× aqï Ag (+) ,

basé sur la pesée de la masse d’argent déposée sur la cathode lors de l’électrolyse. Lorsque 96 500 C (1 faraday) d’électricité traversent la cathode, 1 équivalent-g d’argent (107 g) est libéré. En sautantn F d'électricité, une masse déterminée expérimentalement est libérée à la cathode (DmÀ). Le nombre de Faradays d'électricité transmis est déterminé à partir de la relation

n = Dm /107 .

Le principe de fonctionnement d'un coulomètre en cuivre est similaire.

Dans les coulomètres à gaz, les produits d'électrolyse sont des gaz et les quantités de substances libérées sur les électrodes sont déterminées en mesurant leurs volumes. Un exemple d'appareil de ce type est un coulomètre à gaz basé sur l'électrolyse de l'eau. Lors de l'électrolyse, de l'hydrogène est libéré au niveau de la cathode :

2H2O+2 e– =2OH – +H2,

et à l'anode - oxygène :

H 2 O=2H + +½ O 2 +2 e – V– volume total de gaz libéré, m3.

Dans les coulomètres à titrage, la quantité de substance formée lors de l'électrolyse est déterminée par titrimétrie. Ce type de coulomètre comprend le coulomètre de titrage Kistyakovsky, qui est un système électrochimique

(–) Ptï KNO3, HNO3ï Ag (+) .

Pendant le processus d'électrolyse, l'anode d'argent se dissout, formant des ions d'argent qui sont titrés. Le nombre de Faradays d'électricité est déterminé par la formule

n = mVc ,

Où m– masse de solution, g ; V– volume de réactif utilisé pour le titrage de 1 g de liquide anodique ; c – concentration du titrant, g-équiv/cm3.

Ces lois déterminent la relation entre la masse du produit formé sur l'électrode et la quantité d'électricité (charge électrique) traversant l'électrolyte.

La première loi de Faraday stipule que la masse d'une substance formée au niveau d'une électrode est proportionnelle à la quantité d'électricité qui la traverse. La mesure quantitative de la charge électrique est le faraday. Un faraday est la charge portée par une mole d'électrons ou une mole d'ions chargés une seule fois.

Rappelons que le numéro est celui d'Avogadro (voir section 4.2).

La décharge d'ions argent à la cathode lors de l'électrolyse d'une solution de nitrate d'argent est décrite par l'équation de la demi-réaction

Ainsi, charge électrique 1 faraday (une mole d’électrons) décharge 1 mole d’ions argent, entraînant la formation de 1 mole d’atomes d’argent. Cela signifie que passer une charge de 2 faraday produira 2 moles d'atomes d'argent, passer une charge de 3 faraday produira 3 moles d'atomes d'argent, etc.

La deuxième loi de Faraday stipule que pour décharger une mole d'un ion quelconque sur une électrode, il est nécessaire de faire passer à travers l'électrolyte un nombre de Faraday de charge égal au nombre de charges élémentaires sur cet ion.

Mole 2 moles 1 mole Ainsi, pour décharger une mole d'ions à la cathode, il faut y faire passer 2 faradays de charge (2 moles d'électrons).

Taupe 3 taupes je taupe

Pour décharger une mole d’ions aluminium à la cathode, il faut y faire passer 3 faradays de charge (3 moles d’électrons).

Taupe 1 taupe 2 taupes

Pour obtenir une mole de molécules de brome suite à la décharge de deux moles d'ions brome à l'anode, il faut y faire passer 2 faradays de charge. Par conséquent, il faut un faraday de charge pour décharger une mole d’ions brome.

Calculons la masse de plomb libérée à la cathode suite au passage d'un courant de 2 A à travers du bromure fondu pendant 30 minutes

La libération de plomb à la cathode se produit à la suite de la demi-réaction suivante :

Ainsi, 2 farajours de charge (soit 2-96 500 C) permettent d'obtenir 1 mole d'atomes de Pb (soit 207 g d'atomes de Pb). D'ici

Prenons maintenant en compte qu'un courant de 2 A, circulant pendant 30 minutes, transfère une charge égale à 2-30-60 C. Ainsi,

Michael Faraday (1791-1867)

Le chimiste et physicien anglais Michael Faraday était un expérimentateur exceptionnel et est devenu célèbre comme l'un des premiers chercheurs sur la nature de l'électricité et du magnétisme.

Faraday n'a pas pu recevoir une éducation formelle lorsqu'il était enfant. À l'âge de 14 ans, il devient assistant relieur. Mais il s'intéresse vite à la science et, après avoir écouté une conférence chimiste célèbre Humphry Davy lui a écrit et lui a envoyé ses notes de cours. Davy l'accepte comme assistant dans son laboratoire de la Royal Institution de Londres. Faraday avait alors 21 ans.

Michael Faraday donnant une conférence de Noël à la Royal Institution (Londres, 1955) en présence des membres famille royale: face à lui au premier rang se trouve l'époux de la reine, à sa gauche se trouve le prince de Galles (plus tard Édouard VII), à sa droite se trouve le duc d'Édimbourg.

Au cours des années suivantes, Faraday découvrit deux nouveaux chlorures de carbone. Il a également réussi à être transféré à état liquide le chlore et d'autres gaz. En 1825, il parvient à isoler le benzène et la même année il est nommé chef du laboratoire. Pendant plusieurs années, il s'est engagé dans l'étude expérimentale de l'électrolyse et a finalement formulé ses célèbres lois de l'électrolyse en 1834. A cette époque, il avait déjà découvert le phénomène induction électromagnétique.

Faraday est devenu président Société royale et a écrit plusieurs livres, dont " Etudes expérimentales en chimie et en physique » (1858). En 1855, en raison d'une détérioration de la mémoire, il fut contraint d'arrêter travaux de recherche. Faraday est mort en 1867.

Le courant électrique traversant les solutions électrolytiques favorise la décomposition des substances et permet d'obtenir des matériaux chimiquement purs. Ce processus a reçu le nom d'électrolyse, largement utilisé dans fabrication industrielle. Les transformations physiques des conducteurs dans un liquide s'expliquent par la loi de Faraday pour l'électrolyse, sur la base de laquelle l'anode fonctionne comme une électrode positive et la cathode comme une électrode négative.

Grâce à ce phénomène, on réalise non seulement la purification des métaux des impuretés, mais également l'application de fines couches qui protègent et décorent les surfaces métalliques.

L'essence du processus d'électrolyse

L'électrolyse fait référence aux processus de réactions redox qui se produisent sous l'influence forcée du courant électrique. Pour ce faire, un récipient spécial contenant une solution électrolytique est utilisé, dans lequel sont immergées des broches métalliques connectées à une source d'alimentation externe.

Électrode connectée au pôle valeur négative la source de courant est considérée comme la cathode. C'est dans cet endroit les particules d'électrolyte sont réduites. L’autre électrode est connectée au pôle positif et s’appelle l’anode. Dans cette zone, la substance de l'électrode ou les particules d'électrolyte sont oxydées. Les réactions chimiques dans cette zone se produisent différemment selon le matériau de l'anode et la composition de la solution électrolytique. Par conséquent, comme l’indique la chimie, les électrodes par rapport à l’électrolyte peuvent être inertes ou solubles.

La catégorie inerte comprend les anodes fabriquées à partir d'un matériau qui ne s'oxyde pas lors de l'électrolyse. Les exemples incluent les électrodes en graphite ou en platine. Presque tous les autres types d'anodes métalliques soumis à l'oxydation lors d'une réaction électrolytique sont solubles.

Les électrolytes sont le plus souvent utilisés différents types des solutions ou des fonds fondus, à l'intérieur desquels se produit un mouvement chaotique de particules chargées - des ions. Lorsqu'ils sont exposés au courant électrique, ils commencent à se déplacer dans une certaine direction : cations - vers la cathode, anions - vers l'anode. Lorsqu'ils montent sur les électrodes, ils perdent leurs charges et s'y déposent.

Ainsi, l'accumulation de produits dits totaux constitués de substances électriquement neutres se produit sur la cathode et l'anode. L'ensemble du processus d'électrolyse est réalisé sous tension appliquée aux électrodes. Cette tension U électrique est exemple typique nécessaire pour assurer le déroulement normal des réactions électrolytiques. D'un point de vue purement théorique, cette tension prend la forme de la formule : U el-za = E a - E k, dans laquelle E a et E k sont les potentiels des réactions chimiques se produisant à l'anode et à la cathode.

Il existe une relation définie entre la quantité d’électricité circulant à travers la solution et la quantité de substance libérée lors de la réaction électrolytique. Ce phénomène a été décrite par le physicien anglais Faraday et formalisée sous la forme de deux lois.

La première loi de Faraday

Cette loi a été dérivée par des scientifiques expérimentalement. Il détermine la relation proportionnelle entre la masse de la substance formée sur l'électrode et la charge traversant la solution électrolytique.

Cette proportion est clairement reflétée par la formule m=k x Q=k x I x t, où k est le coefficient de proportionnalité ou équivalent électrochimique, Q est la charge traversant l'électrolyte, t est le temps de passage de la charge, m est la masse de la substance. formé sur l’électrode à la suite de réactions.

La première loi de Faraday est utilisée pour déterminer la quantité de produits primaires formés lors de l'électrolyse sur les électrodes. La masse de cette substance est la masse totale de tous les ions qui frappent l’électrode. Ceci est confirmé par la formule m=m0 x N = m0 x Qq0 = m0q0 x I x t, dans laquelle m0 et q0 sont respectivement la masse et la charge d'un seul ion. N=Qq0 - détermine le nombre d'ions qui frappent l'électrode lors du passage de la charge Q à travers la solution électrolytique.

Par conséquent, la valeur de l'équivalent électrochimique k est le rapport entre la masse de l'ion m0 de la substance utilisée et la charge q0 de cet ion. On sait que la grandeur de la charge d'un ion est le produit de la valence n de cette substance et de la charge élémentaire e, c'est-à-dire q0 = n x e. Sur cette base, l'équivalent électrochimique de k ressemblera à ceci : k = m0q0 = m0 x NAn x e x NA = 1F x μn. Dans cette formule, NA est la constante d'Avogadro, μ est la masse molaire d'une substance donnée. F = e x NA est la constante de Faraday et vaut 96485 C/mol.

La valeur numérique de cette valeur est égale à la charge qui doit traverser la solution électrolytique pour qu'1 mole d'une substance de même valence soit libérée au niveau de l'électrode. La loi de Faraday envisagée pour l'électrolyse prendra la forme d'une autre formule : m = 1F x μn x I x t.

La deuxième loi de Faraday

La prochaine loi de Faraday décrit comment l'équivalent électrochimique dépendra de masse atomique substance et sa valence. Ce coefficient aura une droite dépendance proportionnelle avec le poids atomique et inversement proportionnel à la valence de la substance. Avec l'introduction de cette valeur, la deuxième loi de Faraday est formulée comme la proportion des équivalents électrochimiques d'une substance et des équivalents chimiques intrinsèques de ces substances.

Si les valeurs des équivalents électrochimiques sont prises comme k1, k2, k3…kn et que les équivalents chimiques sont pris comme x1, x2, x3…xn, alors k1/x1 = k2/x2 = k3/x3…kn/xn. Ce rapport est valeur constante, de même pour toute substance utilisée : c = k/x et vaut 0,01036 mEq/k. C'est exactement la quantité de substance en équivalent milligramme qui est libérée sur les électrodes pendant la période de passage d'une charge électrique égale à un coulomb dans l'électrolyte.

Par conséquent, la deuxième loi de Faraday peut être représentée par une formule : k = cx. Si cette expression est utilisée avec la première loi de Faraday, le résultat sera l'expression suivante : m = kq = cxq = cxlt. Ici, la catégorie c représente une constante universelle, d'un montant de 0,00001036 g-eq/k. Une telle formulation permet de comprendre que les mêmes courants, parcourus par le même laps de temps dans deux électrolytes différents, en libéreront des substances conformément à l'équivalent chimique considéré.

Puisque x = A/n, la masse de la substance libérée ressemblera à m = cA/nlt, en proportion directe du poids atomique et inversement proportionnelle à la valence.

L'électricité a la capacité de générer un champ magnétique. En 1831, M. Faraday introduit le concept d'induction électromagnétique. Il était capable d'obtenir de l'électricité dans un système fermé de conducteurs, qui apparaissait lorsque le flux magnétique changeait. La formule de la loi de Faraday a donné une impulsion au développement de l'électrodynamique.

Histoire du développement

Après la preuve de la loi de l'induction électromagnétique par le scientifique anglais M. Faraday, les scientifiques russes E. Lenz et B. Jacobi ont travaillé sur la découverte. Grâce à leurs travaux, le principe développé constitue aujourd'hui la base du fonctionnement de nombreux appareils et mécanismes.

Les principales unités dans lesquelles la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique est appliquée sont un moteur, un transformateur et de nombreux autres appareils.

L'induction est le nom électromagnétique donné à l'induction d'un courant électrique dans un système conducteur fermé. Ce phénomène devient possible lors du déplacement physique dans le système de conduction champ magnétique. L'action mécanique produit de l'électricité. C'est ce qu'on appelle généralement l'induction. Avant la découverte de la loi de Faraday, l'humanité ne connaissait pas d'autres méthodes de création d'électricité que la galvanisation.

Si un champ magnétique traverse un conducteur, il créera FEM induite. On l'appelle aussi force électromotrice. Grâce à cette découverte, il est possible de quantifier l'indicateur.

Preuve expérimentale

En effectuant ses recherches, le scientifique anglais a découvert que le courant induit s'obtient de deux manières. Dans la première expérience, cela apparaît lorsque le cadre se déplace dans un champ magnétique créé par une bobine stationnaire. La deuxième méthode implique une position fixe du cadre. Dans cette expérience, seul le champ de la bobine change lorsqu'elle bouge ou que le courant qu'elle contient change.

Les expériences de Faraday ont conduit le chercheur à la conclusion que lors de la génération courant induit provoqué par une augmentation ou une diminution du flux magnétique dans le système. Aussi, les expériences de Faraday ont permis d'affirmer que la valeur de l'électricité obtenue expérimentalement ne dépend pas de la méthodologie par laquelle le flux d'induction magnétique a été modifié. L'indicateur n'est affecté que par la vitesse d'un tel changement.

Expression quantitative

Installer valeur quantitative Le phénomène d'induction électromagnétique est autorisé par la loi de Faraday. Il indique que la FEM déterminée dans le système change de valeur proportionnellement à la vitesse d'écoulement dans le conducteur. La formule ressemblera à ceci :

Un signe négatif indique que la FEM empêche les changements de se produire dans le circuit. Pour résoudre certains problèmes signe négatif n'est pas inclus dans la formule. Dans ce cas, le résultat est écrit sous forme de module.

Le système peut comprendre plusieurs tours. Leur numéro est indiqué Lettre latine N. Tous les éléments de contour sont traversés par un seul flux magnétique. La force électromotrice induite sera calculée comme suit :

Un exemple clair de création d’électricité dans un conducteur est une bobine à travers laquelle se déplace un aimant permanent.

Œuvre de E. Lenz

Le sens du courant d'induction permet de déterminer la règle de Lenz. La formulation brève semble assez simple. Le courant qui apparaît lorsque les paramètres de champ du circuit conducteur changent, en raison de son champ magnétique, empêche un tel changement.

Si un aimant est progressivement introduit dans la bobine, le niveau de flux magnétique augmente. Selon la règle de Lenz, le champ magnétique sera dans la direction opposée à l'augmentation du champ magnétique. Pour comprendre cette directivité, il faut regarder l'aimant depuis côté nord. De là, la vrille sera vissée vers pôle Nord. Le courant se déplacera dans le sens des aiguilles d’une montre.

Si un aimant est retiré du système, le flux magnétique qu'il contient diminuera. Pour établir la direction du courant, une vrille est dévissée. La rotation sera orientée vers revers en déplaçant le cadran dans le sens des aiguilles d’une montre.

Les formulations de Lenz deviennent grande valeur pour un système avec une boucle fermée et sans résistance. On l'appelle généralement le contour idéal. Selon la règle de Lenz, il est impossible d'augmenter ou de diminuer le flux magnétique.

Le concept d'auto-induction

Génération d'induction dans système idéal, qui se produit lorsque l’électricité diminue ou augmente dans un conducteur, est appelée auto-induction.

La loi de Faraday pour l'auto-induction s'exprime par l'égalité lorsqu'aucun autre changement ne se produit lorsque l'électricité change :

où e est la force électromotrice, L est l'inductance de la bobine fermée, ΔI/Δt est la vitesse à laquelle les changements de courant se produisent.

Inductance

La relation qui montre la proportionnalité entre des catégories telles que l'intensité du courant dans un système conducteur et le flux magnétique est appelée inductance. L'indicateur est influencé par les dimensions physiques de la bobine et caractéristiques magnétiques environnement. La relation est décrite par la formule :

L'électricité circulant dans le circuit provoque l'apparition d'un champ magnétique. Il pénètre dans son propre conducteur et provoque l'apparition de son écoulement à travers le circuit. De plus propre flux proportionnel à l'électricité qui le produit :

La valeur de l'inductance est également formée à partir de la loi de Faraday.

Système immobilier

La force de Lorentz explique l'apparition des champs électromagnétiques lorsque le système se déplace dans un champ de valeur constante. Les champs électromagnétiques d'induction ont également la capacité de se produire lorsqu'un système conducteur stationnaire se trouve dans un champ magnétique alternatif. La force de Lorentz dans cet exemple n'est pas en mesure d'expliquer l'apparition de la force électromotrice induite.

Pour les systèmes conducteurs de type fixe, Maxwell a proposé d'utiliser équation spéciale. Cela explique l'apparition des champs électromagnétiques dans de tels systèmes. Le principe principal de la loi Faraday-Maxwell est le fait qu'un champ alternatif crée un champ électrique dans l'espace qui l'entoure. Il agit comme un facteur provoquant l'apparition d'un courant d'induction dans un système fixe. Le mouvement du vecteur (E) le long des contours stationnaires (L) est la FEM :

Quand il y a du courant valeur variable Les lois de Faraday sont traduites dans les équations de Maxwell. De plus, ils peuvent être présentés comme forme différentielle, et sous forme d'intégrales.

Travaille dans le domaine de l'électrolyse

En utilisant les lois de Faraday, les modèles qui existent lors de l'électrolyse sont décrits. Ce processus implique la transformation de substances ayant une variété de différentes caractéristiques. Cela se produit lorsque l’électricité traverse l’électrolyte.

Ces modèles ont été prouvés par M. Faraday en 1834. La première affirmation indique que la masse de la substance formée sur l’électrode change en fonction de la charge déplacée à travers l’électrolyte.

La deuxième affirmation indique que les équivalents de composants présentant des caractéristiques différentes sont proportionnels aux équivalents chimiques de ces composants.

Les deux déclarations présentées sont combinées dans la loi de Faraday combinée. Il en résulte que le nombre de Faraday sera égal à l'électricité capable de libérer 1 mole d'une substance sur l'électrolyte. Il est calculé par unité de valence. C’est en utilisant la formule combinée que la charge d’un électron a été calculée en 1874.

Les lois de l'électrolyse établies par Faraday ont été testées à sens différent courant, température, pression, ainsi qu'avec la libération simultanée de deux ou plusieurs substances. L'électrolyse a également été réalisée dans différentes matières fondues et solvants. La concentration en électrolyte différait également d’une expérience à l’autre. Parallèlement, de légers écarts par rapport à la loi de Faraday ont parfois été observés. Ils sont expliqués conductivité électroniqueélectrolytes, qui sont déterminés avec la conductivité ionique.

Les découvertes faites par le physicien anglais M. Faraday ont permis de décrire de nombreux phénomènes. Ses lois sont à la base de l'électrodynamique moderne. Divers équipements modernes fonctionnent sur ce principe.

Bases > Problèmes et réponses

Électrolyse. Les lois de Faraday

1 Trouvez l’équivalent électrochimique du sodium. Masse molaire sodium m = 0,023 kg/mol, sa valence z=1. constante de Faraday

Solution:

2 Masse d'anode en zinc m = 5 g placés dans un bain électrolytique traversé par du courant je =2 A. Après quelle heure t L'anode est-elle complètement utilisée pour revêtir des produits métalliques ? Equivalent électrochimique du zinc

Solution:

3 Trouver la constante de Faraday si, lorsqu'une charge traverse un bain électrolytique q = 7348 C une masse d'or s'est libérée à la cathode m = 5 g. Equivalent chimique de l'or A = 0,066 kg/mol.

Solution:
D'après la loi combinée de Faraday

d'ici

4 Trouver la charge électrique élémentaire e si la masse de la substance est numériquement égale équivalent chimique, contient N o = N A /z atomes ou molécules.

Solution:
Les ions dans une solution électrolytique portent un certain nombre de charges élémentaires, égal à valence z. Lors de la libération d'une masse d'une substance numériquement égale à son équivalent chimique, une charge numériquement égale à la constante de Faraday traverse la solution, c'est-à-dire

Donc la charge élémentaire

5 Masse molaire de l'argent m1 =0,108 kg/mol, sa valence z 1 = 1 et équivalent électrochimique. Trouver l'équivalent électrochimique de l'or k2 si la masse molaire de l'or est m2 = 0,197 kg/mol, sa valence z 2 = 3.

Solution:
D'après la deuxième loi de Faraday, nous avons

d'où l'équivalent électrochimique de l'or

6 Trouver les masses de substances libérées au fil du temps t =10h sur les cathodes de trois bains électrolytiques connectés en série au réseau CC. Les anodes des bains - cuivre, nickel et argent - sont respectivement immergées dans des solutions CuS O 4, NiS0 4 et AgN0 3 . Densité de courant d'électrolyse j =40 A/m2, surface cathodique dans chaque bain S = 500 cm Équivalents électrochimiques du cuivre, du nickel et de l'argent

Solution:
Courant dans les bains I=jS. Selon la première loi de Faraday, les masses de substances libérées lors de l'électrolyse

7 Lorsque les produits sont nickelés au fil du temps t = 2 h une couche d'épaisseur de nickel a été déposée je =0,03mm.
Trouvez la densité de courant pendant l'électrolyse. Equivalent électrochimique du nickel, sa densité

Solution:

8 Un ampèremètre connecté en série avec le bain électrolytique indique le courant Io =1,5A. Quelle correction faut-il apporter à la lecture de l'ampèremètre si pendant le temps t =10 min une masse de cuivre s'est déposée sur la cathode m = 0,316g ? Equivalent électrochimique du cuivre.

Solution:
D'après la première loi de Faraday m = kI t , où I est le courant dans le circuit ; d'ici je = m /kt =1,6 A, soit la lecture de l'ampèremètre doit être corrigée

9 Voulant vérifier l'exactitude des lectures du voltmètre, il a été connecté en parallèle avec une résistance de résistance connue R = 30 Ohm. Un bain électrolytique dans lequel s'effectue l'électrolyse de l'argent est connecté en série au circuit commun. Pendant le temps t =5 minutes dans ce bain une masse d'argent s'est libérée m = 55,6 mg. Le voltmètre indiquait la tension Vo = 6 V. Trouvez la différence entre la lecture du voltmètre et valeur exacte chute de tension aux bornes de la résistance. Equivalent électrochimique de l'argent.

Solution:
D'après la première loi de Faraday m = kl t , où I est le courant dans le circuit. La valeur exacte de la chute de tension aux bornes de la résistance est V=IR = mR/k t = 4,91 V. La différence entre la lecture du voltmètre et la valeur exacte de la chute de tension

10 Pour argenter les cuillères avec une solution de sel d'argent au fil du temps t = 5 heures de courant passé je =1,8 A. La cathode est n =12 cuillères, chacune avec une surface S =50cm2. Quelle épaisseur de couche d’argent sera déposée sur les cuillères ? Masse molaire de l'argent m = 0,108 kg/mol, sa valence z= 1 et densité .

Solution:
Épaisseur de couche

11 Deux bains électrolytiques sont connectés en série. Le premier bain contient une solution de chlorure ferrique (FeCl 2 ), dans le second - une solution de chlorure ferrique (FeCl 3 ). Trouver les masses de fer libérées sur les cathodes et de chlore sur les anodes dans chaque bain lorsqu'une charge traverse le bain. Masses molaires du fer et du chlore.

Solution:
Dans le premier bain, le fer est divalent (z1 = 2), dans le second - trivalent (z2 = 3). Par conséquent, lors du passage par des solutions frais identiques ressortir diverses masses fer sur cathodes : dans le premier bain

dans le deuxième bain

Puisque la valence des atomes de chlore est z = 1, une masse de chlore est libérée à l'anode de chaque bain

12 Lors de l'électrolyse d'une solution d'acide sulfurique (CuSÔ 4 ) la consommation électrique est N=37 W. Trouvez la résistance de l'électrolyte si pendant le temps t = 50 min une masse d'hydrogène est libérée m = 0,3 g. Masse molaire d'hydrogène m = 0,001 kg/mol, sa valence z= 1 .

Solution:

13 Dans la méthode électrolytique de production de nickel, W est consommé par unité de masse m = 10 kWh h/kg d’électricité. Equivalent électrochimique du nickel. A quelle tension l'électrolyse est-elle effectuée ?

Solution:

14 Trouver la masse de cuivre libéré si W = 5 kW est dépensé pour l'obtenir par méthode électrolytique H h d'électricité. L'électrolyse est réalisée sous tension V =10 V, rendement installations h =75%. Equivalent électrochimique du cuivre.

Solution:
Efficacité installations

où q est la charge qui traverse le bain. Masse de cuivre libéré m=kq ; d'ici

15 Quelle charge traverse une solution d'acide sulfurique (CuS O 4 ) pour le temps t =10s, si le courant augmente uniformément à partir de I pendant ce temps 1 = 0 à je 2 = 4A ? Quelle masse de cuivre est libérée à la cathode ? Equivalent électrochimique du cuivre.

Solution:
Courant moyen

La charge circulant à travers la solution

Trouver l'accusation graphiquement montré sur la fig. 369. Sur un graphique du courant en fonction du temps, la zone ombrée est numériquement égale à la charge. La masse de cuivre déposée à la cathode est

16 Lors du raffinage du cuivre par électrolyse, une tension V = 10 V est appliquée aux bains électrolytiques connectés en série ayant une résistance totale de R = 0,5 Ohm. Trouvez la masse de cuivre pur libérée aux cathodes du bain pendant ce temps. t =10h. E.m.f. polarisation e = 6 V. Equivalent électrochimique du cuivre.

Solution:

17 Lors de l'électrolyse de l'eau à travers un bain électrolytique au fil du temps t = 25 min de courant I =20 A. Quelle est la température t l'oxygène libéré, s'il est dans un volume V = 1 litre sous une pression p = 0,2 MPa ? Masse molaire de l'eau m =0,018 kg/mol. Equivalent électrochimique de l'oxygène.

Solution:

où R = 8,31 J/(mol K) est la constante du gaz.

18 Dans la méthode électrolytique de production d’aluminium, W est consommé par unité de masse 1 m = 50 kWh h/kg d’électricité. L'électrolyse est réalisée à la tension V1 = 1 6,2 V. Quelle sera la consommation électrique W 2m par unité de masse à la tension V2 = 8, 1 V ?
Solution: