カルシウムとその合金の電解製造。 サッカリン酸カルシウムの調製と腐食防止剤としてのその使用

電解

金属を製造する方法の 1 つが電気分解です。 活性金属は、自然界では化合物の形でのみ存在します。 これらの化合物を遊離状態で単離するにはどうすればよいでしょうか?

電解質の溶液および融解物は電流を伝導します。 ただし、電解液に電流を流すと化学反応が起こることがあります。 2 つの金属板が電解質の溶液または融解液の中に置かれ、それぞれが電流源の極の 1 つに接続されている場合に何が起こるかを考えてみましょう。 これらのプレートは電極と呼ばれます。 電流は電子の移動する流れです。 回路内の電子が 1 つの電極から別の電極に移動すると、一方の電極に過剰な電子が現れます。

電子はマイナスの電荷を持っているので、この電極もマイナスに帯電します。 それを陰極といいます。 もう一方の電極では電子の欠損が生じ、プラスに帯電します。 この電極をアノードと呼びます。 溶液または溶融物中の電解質は、正に帯電したイオン（カチオン）と負に帯電したイオン（アニオン）に解離します。

カチオンは、マイナスに帯電した電極、つまりカソードに引き寄せられます。 アニオンは、正に帯電した電極、つまりアノードに引き寄せられます。 電極の表面では、イオンと電子の間の相互作用が発生する可能性があります。

電気分解とは、溶液または電解質の溶融物に電流を流すときに起こるプロセスを指します。

溶液と電解質の溶融物の電気分解中に起こるプロセスはまったく異なります。 これら両方のケースについて詳しく考えてみましょう。溶融物の電気分解
例として、塩化ナトリウム溶融物の電気分解を考えてみましょう。 溶融物中では、塩化ナトリウムがイオンに解離します。

な+溶融物の電気分解 ナトリウム原子に変化する、つまり陽イオンの還元が起こる溶融物の電気分解 。

プロセス方程式:

Na + + e - = Na 塩化物イオン Cl -正に帯電した電極、つまりアノードの表面に移動します。 アノード表面に電子の不足が生じ、アニオンから電子が移動します。 Cl-正に帯電した電極、つまりアノードの表面に移動します。 アノード表面に電子の不足が生じ、アニオンから電子が移動します。 電極表面に。 同時にマイナスに帯電したイオンも塩素原子に変換され、直ちに結合して塩素分子 C が形成されます。

l2：

2С l - -2е - = Cl 2

塩化物イオンは電子を失う、つまり酸化します。

カソードとアノードで起こるプロセスの方程式を一緒に書き留めてみましょう

Na + + e - = Na

2 C l - -2 e - = Cl 2

ナトリウムカチオンの還元には1つの電子が関与し、塩素イオンの酸化には2つの電子が関与します。 ただし、電荷保存の法則に従う必要があります。つまり、溶液中のすべての粒子の総電荷は一定でなければなりません。したがって、ナトリウム陽イオンの還元に関与する電子の数は電子の数と等しくなければなりません。したがって、最初の式に 2 を掛けます。

Na + + e - = Na 2

2С l - -2е - = Cl 2 1

両方の方程式を加算して、一般的な反応方程式を取得しましょう。 2 Na + + 2С l - = 2 Na + Cl 2

(イオン反応式)、または 2 NaCl = 2 Na + Cl2

(分子反応式)

したがって、検討した例では、電気分解は酸化還元反応であることがわかります。 カソードでは、正に帯電したイオン（カチオン）の還元が発生し、アノードでは、負に帯電したイオン（アニオン）の酸化が発生します。 「T ルール」を使用すると、どのプロセスがどこで発生するかを思い出すことができます。

陰極 - 陽イオン - 還元。例2。

溶融水酸化ナトリウムの電気分解。

溶液中の水酸化ナトリウムは陽イオンと水酸化物イオンに解離します。<-- Na + + OH - à Анод (+)

カソード(-)

陰極の表面では、ナトリウム陽イオンが還元され、ナトリウム原子が形成されます。

カソード (-) Na + +e à Na

アノードの表面では、水酸化物イオンが酸化され、酸素が放出され、水分子が形成されます。

カソード (-) Na + + e à Na

アノード (+)4 OH - – 4 e à 2 H 2 O + O 2

ナトリウムカチオンの還元反応と水酸化物イオンの酸化反応に関与する電子の数は同じでなければなりません。 したがって、最初の式に 4 を掛けてみましょう。

カソード (-) Na + + e à Na 4

アノード (+)4 OH - – 4 e à 2 H 2 O + O 2 1

4 NaOH → 4 Na + 2 H 2 O + O 2

例 3.溶融物の電気分解を考える Al2O3

この反応を利用して、酸化アルミニウムを多く含む天然化合物であるボーキサイトからアルミニウムが得られます。 酸化アルミニウムの融点は非常に高い（2000℃以上）ため、融点を800～900℃に下げるために特別な添加剤が添加されます。溶融状態では、酸化アルミニウムはイオンに解離します。 Al 3+ および O 2- 。 H 陽イオンは陰極で還元されますアル 3+ 、アルミニウム原子に変わります。

Al +3 e a Al

陰イオンは陽極で酸化される O2- 、酸素原子に変わります。 酸素原子はすぐに結合して O2 分子になります。

2 O 2- – 4 e ア O 2

アルミニウム陽イオンの還元と酸素イオンの酸化のプロセスに関与する電子の数は等しくなければならないため、最初の式に 4 を掛け、2 番目の式に 3 を掛けます。

Al 3+ +3 e à Al 0 4

2 O 2- – 4 e ア O 2 3

両方の方程式を追加して取得しましょう

4 Al 3+ + 6 O 2- à 4 Al 0 +3 O 2 0 (イオン反応式)

2Al2O3→4Al+3O2

溶液の電気分解

電解質水溶液に電流を流す場合、溶液には水分子が含まれており、水分子も電子と相互作用する可能性があるため、問題は複雑になります。 水の分子では、水素原子と酸素原子が極性の共有結合によって結合していることを思い出してください。

δ+

酸素の電気陰性度は水素の電気陰性度よりも大きいため、共有電子対は酸素原子に偏ります。 δ- で示される部分的な負電荷が酸素原子に現れ、δ+ で示される部分的な正電荷が水素原子に発生します。

│

N-O δ-

Hδ+

この電荷の変化により、水分子はプラスとマイナスの「極」を持ちます。 したがって、水分子は、正に帯電した極によって負に帯電した電極（カソード）に引き寄せられ、また、水分子は、負極によって正に帯電した電極（アノード）に引き寄せられる可能性があります。 カソードでは水分子の還元が起こり、水素が放出されます。

アノードでは水分子の酸化が起こり、酸素が放出されます。

したがって、電解質カチオンまたは水分子のいずれかがカソードで還元される可能性があります。 これら 2 つのプロセスは互いに競合しているように見えます。 カソードで実際にどのようなプロセスが起こるかは、金属の性質によって異なります。 金属カチオンと水分子のどちらが陰極で還元されるかは、陰極における金属の位置によって異なります。 .

金属応力の範囲

Li K Na Ca Mg Al ã « Zn Fe Ni Sn Pb (H 2) « Cu Hg Ag Au

金属が水素の右側の電圧系列にある場合、金属カチオンは陰極で還元され、遊離金属が放出されます。 金属がアルミニウムの左側の電圧系列にある場合、水分子は陰極で還元され、水素が放出されます。 最後に、亜鉛から鉛までの金属カチオンの場合、金属の発生または水素の発生が発生する可能性があり、場合によっては水素と金属の発生の両方が同時に発生することもあります。 一般に、これはかなり複雑なケースであり、溶液の濃度、電流などの反応条件に大きく依存します。電解質アニオンの酸化または水分子の酸化という 2 つのプロセスのうちの 1 つがアノードでも発生する可能性があります。 実際にどのプロセスが起こるかは、陰イオンの性質によって異なります。 無酸素酸の塩または酸自体の電気分解中に、陰イオンが陽極で酸化されます。 唯一の例外はフッ化物イオンです

F-。

酸素を含む酸の場合、水分子はアノードで酸化され、酸素が放出されます。例1.

塩化ナトリウム水溶液の電気分解を見てみましょう。

塩化ナトリウム水溶液にはナトリウムカチオンが含まれます

Na +、塩素陰イオン Cl -、および水分子。

2 NaCl à 2 Na + + 2 Cl -

2H2O→2H++2OH-

カソード (-) 2 Na + ; 2H+; 2Н + + 2е à Н 0 2 アノード (+) 2 Cl - ;

陰極 - 陽イオン - 還元。2 ああ - ; 2 Cl - – 2е à 2 Cl 0 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOH化学薬品 活動化学薬品 陰イオンの可能性は低い減少します。

そして、塩分が含まれている場合は、

SO 4 2-

?硫酸ニッケル溶液の電気分解を考えてみましょう ( Ⅱ

）。

硫酸ニッケル（ ) イオンに解離する Ni 2+ および SO 4 2-:

NiSO 4 → Ni 2+ + SO 4 2-

カソードとアノードで起こるプロセスの方程式を一緒に書き留めてみましょう。

カソード (-) Ni 2+ ; H+; Ni 2+ + 2е à Ni 0

）。

アノード (+) SO 4 2- ; OH - ;2H 2 O – 4 e a O 2 + 4H +

還元過程には4つの電子が関与し、酸化過程にも4つの電子が関与します。 これらの方程式を加算して、一般的な反応方程式を取得しましょう。

Ni 2+ +2 H 2 O + 2 H 2 O → Ni 0 + H 2 + 2OH - + O 2 + 4 H +

方程式の右側には H + と H + の両方があります。おお- 、結合して水分子を形成します。

H++OH-→H2O

したがって、方程式の右側では、4 つの H + イオンと 2 つのイオンの代わりに、おお- 2 つの水分子と 2 つの H + イオンを書いてみましょう。

Ni 2+ +2 H 2 O + 2 H 2 O → Ni 0 + H 2 +2 H 2 O + O 2 + 2 H +

方程式の両側にある 2 つの水分子を減らしてみましょう。

Ni 2+ +2 H 2 O → Ni 0 + H 2 + O 2 + 2 H +

これは短いイオン方程式です。 完全なイオン方程式を取得するには、両側に硫酸イオンを追加する必要があります 2 Cl - – 2е à 2 Cl 0 、硫酸ニッケルの解離中に形成されます (化学薬品 ) 反応には参加しません:

Ni 2+ + SO 4 2- +2H 2 O à Ni 0 + H 2 + O 2 + 2H + + SO 4 2-

したがって、硫酸ニッケルの溶液の電気分解中に (化学薬品 ) 水素とニッケルはカソードで放出され、酸素はアノードで放出されます。

NiSO 4 + 2H 2 O → Ni + H 2 + H 2 SO 4 + O 2

例 3. 不活性陽極を使用した硫酸ナトリウム水溶液の電気分解中に起こるプロセスの方程式を書きます。

標準電極系電位 Na + + e = Na 0 は、中性の水性媒体中の水性電極の電位 (-0.41 V) よりも大幅に負であるため、水素の放出を伴い、水の電気化学的還元が陰極で起こります。

2H2O→2H++2OH-

およびNaイオン + 陰極に到達すると、それに隣接する溶液の部分 (陰極空間) に蓄積します。

水の電気化学的酸化がアノードで起こり、酸素が放出されます。

2 H 2 O – 4e à O 2 + 4 H +

このシステムに対応してから 標準電極電位 (1.23 V) は、システムの特徴である標準電極電位 (2.01 V) よりも大幅に低くなります。

2 SO 4 2- + 2 e = S 2 O 8 2- 。

SO 4 2- イオン 電気分解中にアノードに向かって移動すると、アノード空間に蓄積します。

陰極プロセスの方程式を 2 で乗算し、陽極プロセスの方程式と加算すると、電気分解プロセスの合計の方程式が得られます。

6 H 2 O = 2 H 2 + 4 OH - + O 2 + 4 H +

カソード空間でのイオンとアノード空間でのイオンの同時蓄積が発生することを考慮すると、プロセスの全体の方程式は次の形式で書くことができます。

6H 2 O + 2Na 2 SO 4 = 2H 2 + 4Na + + 4OH - + O 2 + 4H + + 2SO 4 2-

したがって、水素と酸素の放出と同時に、水酸化ナトリウム（カソード空間内）と硫酸（アノード空間内）が形成されます。

例4.硫酸銅溶液の電気分解（ＩＩ）ＣｕＳＯ ４ 。

カソード(-)<-- Cu 2+ + SO 4 2- à анод (+)

カソード (-) Cu 2+ + 2e à Cu 0 2

アノード (+) 2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H + 1

H+イオンが溶液中に残る 2 Cl - – 2е à 2 Cl 0 硫酸が溜まってしまうからです。

2CuSO 4 + 2H 2 O→2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2

例5. 塩化銅溶液の電気分解（ II) CuCl2。

カソード(-)<-- Cu 2+ + 2Cl - à анод (+)

カソード (-) Cu 2+ + 2e à Cu 0

アノード (+) 2Cl - – 2e à Cl 0 2

どちらの方程式にも 2 つの電子が含まれます。

Cu 2+ + 2e à Cu 0 1

2Cl - ---– 2e à Cl 2 1

Cu 2+ + 2 Cl - → Cu 0 + Cl 2 (イオン方程式)

CuCl 2 → Cu + Cl 2 (分子方程式)

例6。 硝酸銀溶液の電気分解硝酸銀。

カソード(-)<-- Ag + + NO 3 - à Анод (+)

陰極 (-) Ag + + e à Ag 0

アノード (+) 2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H +

Ag++ e a Ag 0 4

2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H + 1

4Ag++2H2O→4Ag0+4H + + ○ 2 (イオン方程式)

4 銀 + + 2 H 2 ○à 4 銀 0 + 4 H + + ○ 2 + 4 いいえ 3 - (完全なイオン方程式)

4 AgNO 3 + 2 H 2 ○à 4 銀 0 + 4 HNO 3 + ○ 2 (分子方程式)

例7。 塩酸溶液の電気分解塩酸.

溶液中の水酸化ナトリウムは陽イオンと水酸化物イオンに解離します。<-- H + + Cl - à 陽極（＋）

カソード(-)2H + + 2 eà H 2

アノード(+)2Cl - – 2 eà Cl 2

2 H + + 2 Cl - à H 2 + Cl 2 (イオン方程式)

2 塩酸à H 2 + Cl 2 (分子方程式)

例8. 硫酸溶液の電気分解H 2 それで 4 .

陰極 (-) <-- 2H + + SO 4 2- à アノード (+)

カソード(-)2H+ + 2eà H2

アノード(+) 2H 2 O – 4eà O2+4H+

2H+ + 2eà H22

2H2O-4eà O2+4H+1

4H+ + 2H2Oà 2H2+4H++O2

2H2Oà 2H2 + O2

例 9. 水酸化カリウム溶液の電気分解コー.

溶液中の水酸化ナトリウムは陽イオンと水酸化物イオンに解離します。<-- K + + おお - à 陽極（＋）

カリウムはアルミニウムの左側の電圧系列にあるため、カリウム陽イオンは陰極では還元されず、代わりに水分子の還元が起こります。

2H2O+2eà H 2 +2OH - 4OH - -4eà 2H2O+O2

陰極(-) 2H 2 O + 2eà H 2 +2OH - 2

アノード(+) 4OH - - 4eà 2H2O+O21

4H2O+4OH-à 2H 2 + 4OH - + 2H 2 O + O 2

2 H 2 ○à 2 H 2 + ○ 2

例10。 硝酸カリウム溶液の電気分解KNO 3 .

陰極 (-) <-- K + + NO 3 - à アノード (+)

2H2O+2eà H 2 +2OH - 2H 2 O – 4eà O2+4H+

陰極(-) 2H 2 O + 2eà H2+2OH-2

アノード(+) 2H 2 O – 4eà O2+4H+1

4H2O+2H2Oà 2H 2 + 4OH - + 4H ++ O2

2H2Oà 2H2 + O2

酸素含有酸、アルカリ、およびアルミニウムの左側の電圧系列にある金属と酸素含有酸の塩の溶液に電流を流すと、水の電気分解が実際に起こります。 この場合、水素がカソードで放出され、酸素がアノードで放出されます。

結論。 電解質の水溶液の電気分解の生成物を決定する場合、最も単純な場合は、次の考慮事項に従うことができます。

1.標準ポテンシャルの代数値が小さい金属イオン - から李 + にアル 3+ 包括的 - 電子を再追加する傾向が非常に弱く、この点ではイオンより劣ります。H + （cm。 カチオン活動シリーズ）。 これらのカチオンを含む化合物の水溶液の電気分解中、イオンはカソードで酸化剤の機能を果たします。H + 、スキームに従って復元します。

2 H 2 ○+ 2 eà H 2 + 2OH -

2. 標準電位が正の値を持つ金属カチオン (銅 2+ , 銀 + , 水銀 2+ など）イオンと比較して電子を追加する傾向が大きくなります。 これらの塩の水溶液の電気分解中、陰極での酸化剤の機能はこれらのカチオンによって解放され、一方で次のようなスキームに従って金属に還元されます。

銅 2+ +2 eà 銅 0

3. 金属塩水溶液の電気分解時亜鉛, 鉄, CD, ニ列挙されたグループ間の電圧系列の中間位置を占めるなど、カソードでの還元プロセスは両方のスキームに従って発生します。 このような場合、放出された金属の質量は流れる電流の量に対応せず、電流の一部は水素の生成に費やされます。

4. 電解質の水溶液では、単原子アニオン (Cl - , Br - , J - )、酸素含有陰イオン (いいえ 3 - , それで 4 2- , 私書箱 4 3- など）、水の水酸イオンなど。 このうちハロゲン化物イオンは強い還元性を持っていますが、次の例外があります。F。おおイオン塩酸, それらと多原子アニオンの間の中間位置を占めます。, したがって、水溶液の電気分解中にHBr

2 H.J. - -2 eà H.J. 2 0

アノードでのハロゲン化物イオンまたはその塩の酸化は、次のスキームに従って発生します。

4 × – 4 eà 2 H 2 ○ + ○ 2 + 4 H +

.

硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などの水溶液の電気分解中。

還元剤の機能はイオンによって実行され、次のスキームに従って酸化します。 ほー タスク。

Zあ硫酸銅溶液の電気分解中に、48 g の銅が陰極から放出されました。0 4 2 ".

アノードで放出されるガスの体積と、溶液中に形成される硫酸の質量を求めます。

溶液中の硫酸銅はイオンを解離しません

C2+と12

S |1

CuS04 = Cu2+ + S042"

カソードとアノードで起こるプロセスの方程式を書き留めてみましょう。 Cu カチオンはカソードで還元され、アノードで水の電気分解が発生します。

硫酸銅の解離中に形成される 2 つの硫酸イオンを方程式の両辺に追加すると、完全なイオン方程式が得られます。

2Cu2+ + 2S042" + 2H20 = 2Cu + 4H+ + 2SO4 2" + O2

2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O2

アノードで放出されるガスは酸素です。 溶液中に硫酸が生成します。

銅のモル質量は 64 g/mol です。銅物質の量を計算してみましょう。

反応式によると、カソードで 2 モルの銅が放出されると、アノードでは 1 モルの酸素が放出されます。 0.75 モルの銅がカソードで放出され、x モルの酸素がアノードで放出されるとします。 比率を計算してみます。

2/1=0.75/x、x=0.75*1/2=0.375mol

0.375 molの酸素がアノードで放出されました。

v(O2) = 0.375 モル。

放出される酸素の量を計算してみましょう。

V(O2) = v(O2) «VM = 0.375 mol «22.4 l/mol = 8.4 l

反応式によると、陰極で 2 モルの銅が放出されると、溶液中に 2 モルの硫酸が形成されます。これは、陰極で 0.75 モルの銅が放出されると、0.75 モルの硫酸が形成されることを意味します。溶液中では、v(H2SO4) = 0.75 モルです。

硫酸のモル質量を計算してみましょう。

M(H2SO4) = 2-1+32+16-4 = 98 g/mol。

硫酸の質量を計算してみましょう。

m(H2SO4) = v(H2SO4>M(H2SO4) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g。答え：

アノードでは 8.4 リットルの酸素が放出されました。 溶液中に７３．５ｇの硫酸が生成した。

問題 2. 111.75 g の塩化カリウムを含む水溶液の電気分解中に陰極と陽極で放出されるガスの体積を求めます。 溶液中ではどのような物質が形成されましたか? その質量を求めてください。

溶液中の塩化カリウムは K+ イオンと Cl イオンに解離します。

2КС1 =К+ + Сl

カソードではカリウムイオンは還元されず、代わりに水分子が還元されます。 アノードでは、塩化物イオンが酸化され、塩素が放出されます。

2H2O + 2e" = H2 + 20H-|1

CuS04 = Cu2+ + S042"

2SG-2e" = C12|1

2СГl+ 2Н2О = Н2 + 2ОН" + С12 (短いイオン方程式) この溶液には、塩化カリウムの解離中に形成され、反応には関与しない K+ イオンも含まれています。

2K+ + 2Cl + 2H2O = H2 + 2K+ + 2OH" + C12

この方程式を分子の形で書き直してみましょう。

2KS1 + 2H2O = H2 + C12 + 2KON

カソードでは水素が、アノードでは塩素が放出され、溶液中に水酸化カリウムが形成されます。

この溶液には１１１．７５ｇの塩化カリウムが含まれていた。

塩化カリウムのモル質量を計算してみましょう。

M(KS1) = 39+35.5 = 74.5 g/mol

塩化カリウムの量を計算してみましょう。

反応式によれば、2モルの塩化カリウムを電気分解すると、1モルの塩素が放出されます。 1.5 mol の塩化カリウムを電気分解して x mol の塩素を生成するとします。

0.75 mol の塩素が放出されます。v(C!2) = 0.75 mol。 反応式によれば、アノードで塩素が 1 モル放出されると、カソードでは水素が 1 モル放出されます。 したがって、アノードで 0.75 モルの塩素が放出されると、カソードで 0.75 モルの水素が放出されます (v(H2) = 0.75 モル)。

アノードで放出される塩素の量を計算してみましょう。

V(C12) = v(Cl2)-VM = 0.75 mol «22.4 l/mol = 16.8 l。

水素の体積は塩素の体積に等しい：

Y(H2) = Y(C12) = 16.8リットル。

反応式より、塩化カリウム 2 モルを電気分解すると水酸化カリウムが 2 モル生成するため、塩化カリウム 0.75 モルを電気分解すると水酸化カリウムが 0.75 モル生成することになります。 水酸化カリウムのモル質量を計算してみましょう。

M(KOH) = 39+16+1 - 56 g/mol。

水酸化カリウムの質量を計算してみましょう。

ｍ（ＫＯＨ）＝ｖ（ＫＯＨ＞Ｍ（ＫＯＨ）＝０．７５モル−５６ｇ／モル＝４２ｇ。

m(H2SO4) = v(H2SO4>M(H2SO4) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g。１６．８リットルの水素がカソードで放出され、１６．８リットルの塩素がアノードで放出され、４２ｇの水酸化カリウムが溶液中に形成された。

問題 3. 19 g の二価金属塩化物溶液の電気分解中に、8.96 リットルの塩素が陽極から放出されました。 どの金属塩化物が電気分解されたかを特定します。 カソードで放出される水素の量を計算します。

未知の金属 M を表すとします。その塩化物の式は MC12 です。 アノードでは、塩化物イオンが酸化され、塩素が放出されます。 この条件では、水素がカソードで放出されるため、水分子の還元が発生します。

2Н20 + 2е- = Н2 + 2ОH|1

2Cl -2e" = C12! 1

CuS04 = Cu2+ + S042"

2Cl + 2H2O = H2 + 2OH" + C12 (短いイオン方程式)

溶液には M2+ イオンも含まれていますが、これは反応中に変化しません。

反応の完全なイオン方程式を書いてみましょう。

2SG + M2+ + 2H2O = H2 + M2+ + 2OH- + C12

反応方程式を分子の形で書き直してみましょう。

MC12 + 2H2O - H2 + M(OH)2 + C12

アノードで放出される塩素の量を求めてみましょう。

反応式によれば、未知の金属の塩化物 1 モルを電気分解すると、塩素 1 モルが放出されます。 0.4 mol の塩素が放出された場合、0.4 mol の金属塩化物が電気分解に供されることになります。 金属塩化物のモル質量を計算してみましょう。

未知の金属塩化物のモル質量は 95 g/mol です。

塩素原子 2 個あたり 35.5"2 = 71 g/mol があります。

m(H2SO4) = v(H2SO4>M(H2SO4) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g。塩化マグネシウム溶液を電気分解した。 8.96 リットルの水素がカソードで放出されました。

※問題点4. 濃度15%の硫酸カリウム溶液200gを電気分解すると、陽極から14.56リットルの酸素が放出されました。

電気分解終了時の溶液の濃度を計算します。

硫酸カリウム溶液中では、水分子が陰極と陽極の両方で反応します。

2Н20 + 2インチ = Н2 + 20Н-|2

2H2O - 4e" = 4H+ + O2! 1

両方の方程式を足し合わせてみましょう。

6H2O = 2H2 + 4OH" + 4H+ + O2、または

6H2O = 2H2 + 4H2O + O2、または

2H2O = 2H2 + O2

実際、硫酸カリウム溶液の電気分解が起こると、水の電気分解が起こります。

溶液中の溶質の濃度は次の式で求められます。

С=m(溶質) 100% / m(溶液)

電気分解終了時の硫酸カリウム溶液の濃度を求めるには、硫酸カリウムの質量と溶液の質量を知る必要があります。 硫酸カリウムの質量は反応中に変化しません。 元の溶液中の硫酸カリウムの質量を計算してみましょう。 初期溶液の濃度を C と表します。

m(K2S04) = C2 (K2S04) m(溶液) = 0.15 200 g = 30 g。

電気分解中に水の一部が水素と酸素に変換されるため、溶液の質量が変化します。 2放出される酸素の量を計算してみましょう。

(お

)=V(O2) / Vm =14.56l / 22.4l/mol=0.65mol

反応式によれば、2モルの水から1モルの酸素が生成されます。 x mol の水の分解中に 0.65 mol の酸素が放出されるとします。 比率を計算してみます。

1.3 mol の水が分解、v(H2O) = 1.3 mol。

水のモル質量を計算してみましょう。

M(H2O) = 1-2 + 16 = 18 g/mol。

分解された水の質量を計算してみましょう。

m(H2O) = v(H2O>M(H2O) = 1.3 mol* 18 g/mol = 23.4 g。

m(H2SO4) = v(H2SO4>M(H2SO4) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g。硫酸カリウム溶液の質量は 23.4 g 減少し、200-23.4 = 176.6 g になりました。次に、電気分解終了時の硫酸カリウム溶液の濃度を計算してみましょう。

C2 (K2 SO4)=m(K2SO4) 100% / m(溶液)=30g 100% / 176.6g=17%

電気分解終了時の溶液の濃度は 17% です。

* タスク 5. 188.3 g の塩化ナトリウムと塩化カリウムの混合物を水に溶解し、得られた溶液に電流を流しました。

電気分解中に、陰極から 33.6 リットルの水素が放出されました。 混合物の組成を重量パーセントとして計算します。

2NaCl + 2H2O = H2 + C12 + 2NaOH

混合物中に含まれる塩化カリウムの量をx mol、塩化ナトリウムの量をmolで表すことにします。 反応式によれば、2モルの塩化ナトリウムまたはカリウムを電気分解すると、1モルの水素が放出されます。

したがって、x モルの塩化カリウムの電気分解中に、x/2、つまり 0.5x モルの水素が生成され、x モルの塩化ナトリウムの電気分解中に、0.5y モルの水素が生成されます。

混合物の電気分解中に放出される水素の量を求めてみましょう。

方程式を作ってみましょう: 0.5x + 0.5y = 1.5

塩化カリウムと塩化ナトリウムのモル質量を計算してみましょう。

M(KS1) = 39+35.5 = 74.5 g/mol

M(NaCl) = 23+35.5 = 58.5 g/mol

塩化カリウムの質量 x モルは次のようになります。

m(KCl) = v(KCl)-M(KCl) = x mol-74.5 g/mol = 74.5x g。

塩化ナトリウム 1 モルの質量は次のとおりです。

m(KCl) = v(KCl)-M(KCl) = y mol-74.5 g/mol = 58.5 y g。

混合物の質量は 188.3 g です。2 番目の方程式を作成してみましょう。

74.5x + 58.5y= 188.3

したがって、2 つの未知数を含む 2 つの方程式系を解きます。

0.5(x + y)= 1.5

74.5x + 58.5y=188.3g

最初の方程式から x を表します。

x + y = 1.5/0.5 = 3、

x = 3-y

この x 値を 2 番目の方程式に代入すると、次のようになります。

74.5-(3-y) + 58.5y= 188.3

223.5-74.5y + 58.5y= 188.3

-16у = -35.2

y = 2.2 100% / 188.3g = 31.65%

m(H2SO4) = v(H2SO4>M(H2SO4) = = 0.75 mol «98 g/mol = 73.5 g。塩化ナトリウムの質量分率を計算してみましょう。

w(NaCl) = 100% - w(KCl) = 68.35%

混合物には 31.65% の塩化カリウムと 68.35% の塩化ナトリウムが含まれています。

導入

第 I 章 文献レビュー

1.1. 塩化カルシウムの取得およびリサイクル方法 7

1.1.1 化学的方法 7

1.1.2. 電気化学的方法 10

1.2. サッカリン酸カルシウムの調製と腐食防止剤としてのその使用 12

1.3 塩素ガスの電気化学合成 13

1.4. 二酸化炭素の合成 16

1.5. カルシウムイオンを含む天然水における電気化学プロセスのパターン 17

1.5L。 温泉水の電気分解 17

1.5.2. 海水の電気分解 20

1.6. 文献レビューからの結論 23

第 2 章 実験手順24

2.1. 偏光測定 24

2.2- 電気化学合成 25

2.3. 製品の分析と識別のための方法論 26

2.4. 得られた結果の数学的処理 33

第 3 章。 実験データと考察

3.1.2. 陰極プロセス - 塩化カルシウム溶液の電気分解中の水素ガス生成の速度論 45

3.1.3. 塩化カルシウム水溶液の電気分解の準備側面 48

3.2. 各種電極材料における水溶液中での電極反応発生の特徴（CAC12 + SUCCAROSE） 50

3.2.1. カソード工程50

3.2.2. スクロースカルシウムの電気化学的製造の準備的側面 58

3.2.3. システム内の電極反応のパターン: (CaCl2 + スクロース + Ca(OH)2) 61

3.2.3.1 陽極処理 61

3.2.3.2 カソードプロセス 62

3.3. 系における電極反応のパターン [CaCl2+NIII3+Ca(III3)2] 65

3.3.1. 陽極処理 65

3.3.2. カソードプロセス。 68

3.3.3. 硝酸カルシウムの電気化学合成の準備的側面 74

3.3.4. 二酸化炭素の電気化学的生成の準備的側面 75

3.4 酢酸カルシウムの電気化学的製造 78

3.4.1. 各種電極材料上での酢酸カルシウムの電気合成における陰極プロセスの特徴 79

3.4.2. 酢酸カルシウム電気合成の準備の側面 87

文学

作品紹介

トピックの関連性。 ほとんどすべての天然水には、さまざまな濃度のカルシウム化合物が含まれています。 ソーダの製造、塩素化有機化合物の加水分解、およびその他の製造プロセス中に、大量の塩化カルシウムが廃棄物として生成されます。

塩化カルシウムを処理する既知の化学的および電気化学的方法には、塩化物の分解という重大な欠点があります。

950〜1000℃の温度でカルシウムを使用するには、特別な構造材料の使用と高いエネルギーコストが必要です。塩化カルシウム溶液の電気分解中に、不溶性の沈殿物が陰極に堆積します。 (tCa(OH)2* iCaCl2) が発生し、時間の経過とともにシステムを流れる電流が停止します。

塩化カルシウムをより価値のある製品に加工し、有機および医薬品の製造における塩酸、塩素、クロロスルホン酸および塩化アルミニウムの製造のための新しいタイプの原料として使用することは、緊急の課題である。

これらの目的で特に有望なのは、電気酸化および電気還元プロセスを使用し、試薬を使用せずに化学製品の合成を可能にする電気化学的方法です。

論文研究における研究対象の選択は、一方では最終製品の価値によって決まり、他方では、原料として大量の産業廃棄物である塩化カルシウムを使用できるかどうかによって決まりました。その処理は有害な産業排出物から環境を保護するのに役立ちます。

研究の目的と目的。 仕事の目的は法律を勉強することでした
電極反応とカルシウム含有物質の生成の次元
塩化カルシウムの水溶液からの液体化合物。

この目標を達成するには、次のタスクを解決する必要がありました。

さまざまな電極材料での塩化カルシウム水溶液からの塩素放出の陽極反応を研究します。

塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、および塩化カルシウムとスクロースの混合物の水溶液における電極反応の速度論と機構を確立する。

カルシウムの電気化学合成に最適なパラメータを決定する
F ci 含有化合物: 電流密度、電解質濃度、

対象製品の電流出力を表示します。

研究の対象は、電気化学プロセス、タンパク質、
塩化物水溶液中で各種電極材料に浸透
カルシウムに様々な添加物を加えたもの。 研究対象の選択は次のように決定されました。
一方で、レースにおける電極プロセスの知識の欠如と複雑さ
制度見直しの一方で、廃棄物活用の可能性も
シュ 貴重な塩化カルシウムを得るために塩化カルシウムを大規模に生産する

製品。

科学的な新規性:

カルシウムイオンを含む水溶液の電気分解技術と高度な技術ソリューションの科学的基盤が確立されました。

陽極反応と陰極反応の発生パターン
さまざまな電極材料へのカルシウム含有化合物の放射線照射

実用的な意義作品:

塩化カルシウムを原料として初めて、酢酸カルシウム、ショ糖カルシウム、硝酸カルシウム、二酸化炭素、塩素、水素ガスなどの貴重な化合物が合成されました。

承認仕事。 主な結果は、有機化合物の電気化学に関する第 14 回会議「有機化合物の電気化学のニュース」（ノボチェルカスク、1998 年）、全ロシア科学実践会議「技術と医学における化学」（マハチカラ）で報告され議論されました。 、2002）、サンクトペテルブルク国立低温食品技術大学の創立70周年を記念した国際科学技術会議（サンクトペテルブルク、2001）で、国際会議「有機化学、生態学、および「バイオテクノロジー」（ルーガ、2001年）、最終全ロシア会議「生態学と天然資源の合理的利用」（サンクトペテルブルク、2001年および2002年）。

論文の範囲と構造。論文は、序論、3 つの章、結論、および 111 のタイトルを含む参考文献のリストで構成されています。 この作品は 100 ページのタイプライターで書かれており、36 個の図と 6 個の表が含まれています。

この研究は、「科学技術の優先分野における高等教育の科学研究」サブプログラム「生態学と天然資源の合理的利用」というプログラムの下で、ロシア連邦教育省からの助成金の枠組みの中で実施された。セクション - 「2001 年から 2002 年の人工地層と産業廃棄物および家庭廃棄物の利用の問題」。

サッカリン酸カルシウムの調製と腐食防止剤としてのその使用

塩素は、漂白剤 (次亜塩素酸カルシウムと漂白剤) を製造するために大量に使用されます。 水素雰囲気中で塩素を燃焼させると、純粋な塩化水素が得られます。 対応する塩化物は、チタン、ニオブ、シリコンの製造に使用されます。 鉄およびアルミニウムの塩化リンも工業的に使用されています。

生成される全塩素の 60% 以上が有機塩素化合物の合成に使用されます。 塩素の大量消費者には、四塩化炭素、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、塩化ビニル、クロロベンゼンの製造が含まれます。 塩素法を使用したグリセロールおよびエチレングリコールの合成、および二硫化炭素の合成では、かなりの量の塩素が消費されます。

水の消毒には、塩化ナトリウム溶液の電気分解によって得られる二酸化塩素がより有望です。

暫定推定によると、1987 年の米国の塩素生産量は 1,040 万トンでした。 塩素 1 トンの価格は 195 ドルです。塩素は NaCl 溶液の電気分解によって得られます。 工業用電解装置の理論的基礎と設計については、モノグラフで説明されています。

イオン交換膜を使用した NaCl 塩水の電気分解技術を習得すると、隔膜電解や水銀電解と比較して、設備コスト (15 ～ 25%) とエネルギーコスト (20 ～ 35%) を削減することができます。 膜電解の収益性は、製品 1 トンあたり 200 kWh の電力消費で濃度 40% のアルカリを生成できる可能性に関連しています。 二重層膜により最大 4 kA/m の電流密度での動作が可能となり、夜間の安価な電力をより効率的に使用できます。 これらの利点は、新しい膜の比較的高いコスト (500 ～ 700 ドル/m2) を完全に補います。

水素発生の過電圧を低減するために活性化カソードを使用することの有効性について説明します。 セル電圧をさらに下げるには、動作圧力を 5 bar に上げ、同時に温度を上げます。 酸素（空気）を使用すると、カソードの分極が解消され、水素発生プロセスが酸素還元プロセスに置き換えられ、エネルギーコストがアルカリ 1 トンあたり 1600 kWh に削減されます（水素の損失エネルギー強度を考慮しない場合）。 。 別のルートは、燃料電池における水素の電気酸化です。

膜面積 0.1 m2 の塩素膜電解槽を使用した Hoechst 社の実験について説明します。 電流効率はアルカリ濃度の増加とともに低下し、濃度 30% で最小値に達し、その後濃度 34% まで増加し、その後再び低下することがわかりました。 膜プロセスの実行、膜特性の選択、およびその劣化の理由に関するさまざまなメカニズムが考慮されています。 蒸気のコストが低い場合にのみ、膜電解におけるエネルギーコストが水銀法のエネルギーコストに近づくことができることが示されています。

この研究では、隔膜を使用しないアルカリ金属およびアルカリ土類金属の塩化物溶液の電気分解プロセスの系統的な研究が行われました。 最初の電解質のカチオンの性質に応じた陽極プロセスの過程の違いは、電解生成物の溶解度の違い、主に対応する金属の水酸化物の溶解度によることが示されています。

塩化物膜電解槽では、膜の少なくとも片面に、電極活性を持たない多孔質のガス透過性および液体透過性の層があります。 陰極室および陽極室の圧力は１５ｋｇｆ／ｃｍ ２ に維持することが好ましく、これにより電解電圧を低減することができる。 この方法は水や塩酸の電気分解に応用できます。

この論文では、非流動電解槽で塩素ガスを生成するプロセスのモデルについて説明しています。

温泉水の電気分解

最近、次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウムが水の浄化、特に中和に使用されています。 次亜塩素酸塩に対する関心が高まっているのは、主にその使用の可能性が大きいためです。 海水を電気分解して得られる次亜塩素酸塩を廃水処理に使用することは環境に配慮しています。

食塩または天然水の水溶液を電気分解して次亜塩素酸塩溶液を製造する電気化学的方法は、溶液が消費される場所で直接この製造を組織することを可能にし、次亜塩素酸塩溶液を長期保管する必要がない。

現在、消毒剤の電気化学的製造には 2 つの方法が使用されています。1 つは塩化ナトリウムの濃縮溶液を電気分解し、その後処理水と混合する方法、もう 1 つは消毒水を直接電気分解する方法です。 電気分解プロセスは、どちらの場合も、電極の電流密度、塩化ナトリウムの濃度、pH、温度、電解質の動きの性質、電極の材質とその不動態化、および電極に依存します。電極への電流供給方法。

ORTA電極と2x0gに基づく無機セラミック膜を備えた膜電解槽における次亜塩素酸ナトリウムの電気化学的合成プロセスを研究した。 電流密度,塩化ナトリウム溶液の濃度,塩化ナトリウム溶液の供給速度,電極室への溶液の供給速度の影響を研究した。 最適な条件下では、次亜塩素酸ナトリウムの電流効率は 77%、比電力消費量は 2.4 kWh/kg、塩化ナトリウムの場合は 3.1 kg/kg であることが示されています。 アノードの腐食能力は実験条件下で測定されました。

主にプールの水の消毒を目的として、水処理中に塩素含有化合物を監視するための方法および装置が提案されている。 次亜塩素酸ナトリウムの消毒液の生成は電解法により行われており、プールの水には十分な量の塩化物が含まれていることが想定されます。 水は閉回路内を循環し、その外側には電解槽と浄水用のフィルターがあります。

飲料水を消毒するために、特許の著者らはパイプラインの側面にミニ電解槽を組み込むことを提案しており、そこでは希塩化物含有溶液から次亜塩素酸塩が電気化学的に生成される。

流動条件下での希塩化ナトリウム溶液(0.89%)の電気分解の特徴を研究した。 流量を増やすと塩素酸塩の収量が急激に減少し、電解槽の生産性と安定性が大幅に向上することが確認されています。 最良の結果は、粗さ係数が少なくとも 200 の分散白金でコーティングされたチタン電極を備え、アノードを定期的に陰極活性化した電解槽で得られました。

圧力下での次亜塩素酸ナトリウムの電気化学的合成プロセスが研究されています。 内部をフッ素樹脂で強化したチタン合金製のオートクレーブ内で撹拌しながら電気分解を行います。 陰極反応中に生成される水素ガスがシステム内に蓄積し、その圧力が上昇します。 研究は100〜150気圧の圧力下で実施されました。 溶液が高圧下にあるため、塩素の溶解度が増加し、次亜塩素酸ナトリウムの現在の収率が高くなります。 チタンベースの二酸化ルテニウム、グラファイトおよび白金がカソード材料として使用され、チタンがカソードとして機能した。

天然水の電気分解によって得られる次亜塩素酸ナトリウムを、マハチカラ・テルネールスコエ油田からの水をフェノールから精製するために使用することが報告されている。

海水はミネラル分が豊富です。 一般に海水の鉱化率は 3.5%、つまり 35,000 ppm です。「1. このうち、1% を超える量で存在するのは 2 つの成分 (塩化物とナトリウム) だけであり、他の 2 つの成分、硫酸塩とマグネシウムの濃度は 2.5% です。約 OD%、カルシウム、カリウム、重炭酸塩、臭素は約 0.001% 残りの元素は非常に低濃度で存在します。

個々の塩の合計に対する比率に応じて、カスピ海の水の塩分濃度は海洋および黒海とは異なります。 カスピ海の水は海洋と比べて、Na イオンと SG イオンが比較的少なく、Ca イオンと SO4 イオンが豊富です。冬には、北コーカサスの水の塩分濃度が高くなります。これは、氷の形成とヴォルガ水の弱い流入によって説明されます。

近年、川のイオン流の増加に伴い、海への塩類の流入が増加しています。

海水中に存在する最大量の浮遊粒子には、周囲の岩石（カオリナイト、タルク、石英、長石など）と同じミネラルが含まれています。 表1.1。 カスピ海の水の主な組成が示されています。

電気化学合成

塩素含有化合物の分析は、次の方法を使用して実行されました。 Pontius 法による HC の測定。 少量のデンプンを添加した 10 ml の電解液 (pH = 8) を、ヨウ化カリウムの OD 溶液で滴定しました。 SGの定義。 電解液1mlを蒸留水で100mlにします。 数滴の CH3COOH + K2ClO4 の存在下で、10 ml のサンプルを 0.1 N 硝酸銀溶液で滴定します。

C1CVの決定。 モール塩 25 ml をサンプル 10 ml に加えます。 泡が出るまで加熱し、急冷します。 ラインハルト混合液 5 ml を加え、ピンク色が現れるまで 0.1 N 過マンガン酸カリウム溶液で滴定します。

SY/の定義。 飽和塩化カリウム溶液 10 ml を電解液 10 ml に加えます。 沈殿物が形成されない場合は、システム内に CO は存在しません。 放出塩素量の測定 電気分解中に生成した塩素ガスをヨウ化カリウム溶液に通し、放出されたヨウ素を一定濃度のチオ硫酸ナトリウムで滴定します。 塩素はヨウ素滴定法によって測定されます。

試薬: チオ硫酸ナトリウム - 0.005 N 溶液。 KI - 10% 溶液; 酢酸緩衝液混合物。 等量の CH3COONa と CH3COOH の 1 N 溶液を混合して調製します。 新たに調製したデンプン溶液 - 1%溶液。

決意の進歩。 水道水 100 ml をピペットで 250 ml 三角フラスコに移し、10% KI 溶液 5 ml、酢酸緩衝液 5 ml およびデンプン溶液 1 ml を加えます。 溶液の青色が消えるまで、0.005 N チオ硫酸ナトリウム溶液でサンプルを滴定します。

水中のカルシウム含有量を測定するには、三量法を使用します。この方法では、サンプル中の 0.1 mg 以上の Ca を測定することができます。 この方法は、μ-rexide 指示薬の存在下での Trilon B の使用に基づいています。 この方法の本質は、アルカリ性媒体中の Ca2+ イオンがムレキシドと複合化合物を形成し、トリロン B による滴定中により安定なナトリウム コンプレクソネートが形成される結果、ムレキシドが破壊されるということです。 ムレキシド (pH 12 の紫色の酸のアンモニウム塩は Ca イオンと相互作用し、ピンク色の化合物を形成します。

ムレキシドは Mg イオンとは反応しませんが、調査対象の水中の Mg イオンが 30 mg/l を超えると、Mg(OH)2 の沈殿が形成され、その表面に指示薬が吸着され、そのため、Mg イオンの固定が困難になります。等価点。 次に、試験溶液を5〜6倍に希釈してマグネシウム濃度を下げる必要があります。

試薬: Trilon B - 0.05 N 溶液。 正確な正規度は、MgSO4 の標準 0.05 N 溶液を使用するか、fix-sanal から調製したものを使用して確立されます。 NaOH - 10% 溶液; ムレキシド - 乾燥混合物（ムレキシド 1 部と NaCl 99 部）。

分析の進捗状況。 100 ml の試験水をピペットで 250 ml 三角フラスコに移し、5 ml の 10% 水酸化ナトリウム溶液を加え、少量の乾燥指示薬混合物を加えます。 溶液が赤くなります。 サンプルは、紫色が現れるまで激しく撹拌しながら Trilon B で滴定され、紫色は 3 ～ 5 分間安定します。 さらにTrilon Bを添加しても色は変化しません。 滴定サンプルは「証人」として使用できますが、滴定サンプルが安定した色を保持するのは比較的短時間であることに注意してください。 したがって、以前に作成した「証人」の色の変化が観察された場合は、新しい「証人」を作成する必要があります。

陰極プロセス - 塩化カルシウム溶液の電気分解中の水素ガス生成の速度論

白金が高価な電極材料であることを考慮して、塩素放出のプロセスは安価な材料であるグラファイトを使用して研究されました。 イチジク。 図 3.3 は、濃度 0.1 ～ 2.0 M の塩化カルシウム水溶液中のグラファイトの陽極電流電圧曲線を示しています。白金電極の場合と同様、塩化カルシウムの濃度が増加すると、塩素放出の可能性が変化します。陽極側に平均 250 ～ 300 mV の電圧がかかります。

白金、グラファイト、ORTA で作られた電極材料に関する上記の塩素放出の電流電圧曲線から、塩化カルシウム濃度が増加すると、プロセスの拡散成分が減少するため、塩素分子放出プロセスが促進されることがわかります。 。

図で塩素放出の速度パラメータを比較します。 図 3.4 は、白金、グラファイト電極、ORTA の電流密度の対数 (lg ) に対する過電圧 (n) の対応するターフェル依存性を示しています。

係数 a と b を計算した後、対応する直線方程式は次の形式で表すことができます。 計算された係数 a と b を使用して、交換電流 i0 と伝達係数 a というプロセスの特性が求められました。

2M 塩化カルシウム溶液から塩素を電気化学的に分離するためのパラメーターは次のとおりです。

図では、 3.5. 比較分析のために、2M 塩化カルシウム溶液中の白金、グラファイト、および ORTA の陽極電流電圧曲線が示されています。 図からわかるように、ORTA 陽極の最低電位で塩化カルシウム溶液から塩素が放出され、グラファイト上の電流電圧曲線は ORTA 曲線に対して 250 ～ 300 mV 陽極側にシフトします。 したがって、塩化カルシウム水溶液の電気分解において、陽極材料としてＯＲＴＡを使用することが好ましいことは明らかである。 グラファイトではエネルギー消費が高く、特に高い陽極負荷では耐久性が ORTA より劣ります。

電気分解中のエネルギーコストも陰極プロセスの反応速度に依存することを考慮して、さまざまな電極材料での塩化カルシウム水溶液からの水素発生パターンを研究しました。

図では、 3.6. 白金電極上の濃度 0.5 ～ 2.0 M の塩化カルシウム溶液からの陰極水素発生の電流電圧曲線を示します。 電流電圧曲線の分析により、塩化カルシウムの濃度が増加すると、水素発生の過電圧が増加することがわかります（30～40 mV）。 おそらく、難溶性のカルシウム塩の沈殿物が形成されて白金電極の表面を保護し、その量は Ca+ イオンの濃度が増加するにつれて増加するためである可能性があります。 これに関して、次亜塩素酸カルシウムの電気化学的生成中に、研究の前半で指摘したように、電解槽の電圧が顕著に増加します。

実際の電気分解用のより手頃な電極材料 (グラファイト、鋼、銅、チタン) で得られた陰極の電流-電圧曲線を図 3.7 と 3.8 に示します。 電流電圧曲線は、グラファイト電極上で白金の発生後の水素発生による低い過電圧が観察されることを示しています (図 3.7、曲線 2)。 一方、チタン陰極上の水素イオンの電解還元 (図 3.8、曲線 2) は、最も高い過電圧で発生します。 この挙動は、水素発生ポテンシャルの領域で相酸化物でコーティングされた金属に典型的なものであり、プロセスに抑制効果をもたらします。 したがって、塩化カルシウム溶液の電気分解に最も適した陰極材料は黒鉛です。

電気分解は、溶融物または電解質溶液に直流電流を流すと電極上で起こる酸化還元反応です。

陰極は還元剤であり、陽イオンに電子を与えます。

アノードは酸化剤であり、アニオンから電子を受け取ります。

溶融物の電気分解中に電極で発生するプロセス

(電極の材質やイオンの性質には依存しません)。

1. 陰イオンは陽極で放出されます (午前 - ; おお-

A m - - m ē → A °; 4 OH - - 4ē → O 2 + 2 H 2 O （酸化プロセス）。

2. カチオンはカソードで放出されます (男性 n + 、 H + )、中性の原子または分子に変わります。

Men + + n ē → Me ° ; 2H++2ē→H20 (回復プロセス)。

溶液の電気分解中に電極上で起こるプロセス

溶融物の電気分解

タスク 1。 溶融臭化ナトリウムの電気分解のスキームを作成します。 (アルゴリズム 1.)

タスク 2。 溶融水酸化ナトリウムの電気分解のスキームを作成します。 (アルゴリズム 2)

タスク3。溶融硫酸ナトリウムの電気分解のスキームを作成します。 (アルゴリズム 3.)

溶液の電気分解

タスク1。不活性電極を使用した塩化ナトリウム水溶液の電気分解のスキームを作成します。 (アルゴリズム 1.)

タスク2。硫酸銅水溶液の電気分解のスキームを作成します (化学薬品 ) 不活性電極を使用します。 (アルゴリズム 2)

タスク3。不活性電極を使用した水酸化ナトリウム水溶液の電気分解のスキームを作成します。 (アルゴリズム 3.)

覚えて。含酸素酸の電気分解中 (H 2 SO 4 など)、塩基 (NaOH、Ca (OH) 2 など) 、活性金属と酸素含有酸の塩(K 2 SO 4 など) 水の電気分解は電極上で発生します。 2H2O=2H2+O2

タスク4。銀製の陽極を使用した硝酸銀水溶液の電気分解のスキームを作成します。 アノードは可溶性です。 (アルゴリズム 4.)

電解質の物理化学的性質

E = 3.38 - 1.4*10v-3 (t°-700°)

Ca/CaCl/CaCl2/Cl2。

タッチカソードによる電気分解

基礎理論

電気分解実習

液体陰極電解とカルシウム合金の製造

基礎理論

電気分解実習