Как найти электрохимический эквивалент алюминия

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 октября 2021 года; проверки требуют 2 правки.

Электрохимический эквивалент (устар. электролитический эквивалент) — масса вещества, которая должна выделиться во время электролиза на электроде, согласно закону Фарадея, при прохождении через электролит единицы количества заряда. Электрохимический эквивалент измеряется в кг/Кл. Лотар Мейер использовал термин электролитический эквивалент.

Законы Фарадея[править | править код]

Первый закон Фарадея устанавливает строгую зависимость между количеством электричества, прошедшим через раствор или сплав электролитов, и количеством разложенного током вещества^[1]. А именно, масса вещества, осаждённого на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод:

,

где  — количество электричества (измеряемое как правило в кулонах), а  — масса осаждённого вещества. Коэффициент пропорциональности зависит от вещества и называется электрохимическим эквивалентом этого вещества.

Согласно второму закону Фарадея, электрохимический эквивалент в свою очередь прямо пропорционален эквивалентной массе вещества. А именно:

,

где 96 485,33289 Кл/моль — постоянная Фарадея, а  — эквивалентная масса (называемая также химическим эквивалентом), то есть та доля молярной массы вещества, которая может быть замещена в частице одним атомом водорода:

,

где  — молярная масса, а  — валентное число ионов вещества (число электронов на один ион). Таким образом электрохимический эквивалент может быть вычислен как:

.

Таблица значений электрохимических эквивалентов[править | править код]

Таблица значений электрохимических эквивалентов наиболее важных веществ

Элемент	молярная масса (г/моль)	изменение валентности z	(мкмоль/кулон)	электрохимический эквивалент (мг/кулон)	электрохимический эквивалент (г/Ампер-час)	пример применения
Водород	1,0079	1 ↔ 0	10,364	0,0104	0,0376	электролиз воды
Кислород	15,999	2 ↔ 0	5,1821	0,0829	0,298
Фтор	18,998	1 ↔ 0	10,364	0,197	0,709	производство фтора
Натрий	22,990	1 ↔ 0	10,364	0,238	0,858	производство натрия
Алюминий	26,981	3 ↔ 0	3,4548	0,0932	0,336	производство алюминия
Хлор	35,451	1 ↔ 0	10,364	0,367	1,32	электролиз хлорида натрия[en]
Хром	51,996	6 ↔ 3 или 3 ↔ 0	3,4548	0,180	0,647
Хром	51,996	6 ↔ 0	1,7274	0,0898	0,323
Марганец	54,938	4 ↔ 3 или 3 ↔ 2	10,364	–	–	щелочной элемент
Марганец	54,938	4 ↔ 2 или 2 ↔ 0	5,1821	0,285	1,02
Марганец	54,938	7 ↔ 4 или 3 ↔ 0	3,4548	0,190	0,683
Марганец	54,938	7 ↔ 0	1,4806	0,0813	0,293
Железо	55,845	3 ↔ 2	10,364	–	–
Железо	55,845	2 ↔ 0	5,1821	0,289	1,04
Железо	55,845	3 ↔ 0	3,4548	0,193	0,695
Никель	58,693	2 ↔ 0	5,1821	0,304	1,09
Кобальт	58,933	2 ↔ 0	5,1821	0,305	1,10
Медь	63,546	2 ↔ 1 или 1 ↔ 0	10,364	0,659	2,37
Медь	63,546	2 ↔ 0	5,1821	0,329	1,19	рафинирование меди[de]
Цинк	65,409	2 ↔ 0	5,1821	0,339	1,22
Родий	102,91	3 ↔ 0	3,4548	0,356	1,28
Палладий	106,42	2 ↔ 0	5,1821	0,552	1,99
Серебро	107,87	1 ↔ 0	10,364	1,12	4,02
Кадмий	112,41	2 ↔ 0	5,1821	0,583	2,10
Олово	118,71	4 ↔ 2 или 2 ↔ 0	5,1821	0,615	2,21
Олово	118,71	4 ↔ 0	2,5911	0,308	1,11
Платина	195,08	2 ↔ 0	5,1821	1,01	3,64
Золото	196,97	1 ↔ 0	10,364	2,04	7,35	Au(I)
Золото	196,97	3 ↔ 0	3,4548	0,680	2,45
Свинец	207,2	4 ↔ 2 или 2 ↔ 0	5,1821	1,07	3,87	свинцово-кислотный аккумулятор
Свинец	207,2	4 ↔ 0	2,5911	0,537	1,93

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Петрий, О. А. Эквивалент электрохимический // Краткая химическая энциклопедия / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М. : Сов. энциклопедия. — Т. 5: Т−Я. — С. 979.

Спрятать решение

Источник: Гельф­гат И. М. Сбор­ник задач по фи­зи­ке для 10 клас­са, Х.: «Гим­на­зия», 2001 (№ 14.34)

Электрохимические расчёты Электролиз

Количество вещества,
выделяющееся при электролизе на
отрицательном электроде (катоде),
пропорционально количеству электричества
(заряду), проходящему через электролит.

Количество вещества
m,
выделяющееся при прохождении заряда в
один кулон, называется электрохимическим
эквивалентом А, поэтому:

m = A*Q или
m = A*I*t,

где m
– масса выделенного вещества (кг, г, мг,
см³);
Q
– количество электричества (Кл = А*с); I
– электрический ток (А); t
– время (с).

У каждого металла
свой электрохимический эквивалент А
имеет размерность, соответственно
кг/(А*с), г/(А*с), мг/(А*с), см³/(А*с)

Электрохимический
эквивалент меди

А = 0.329 мг/(А*с)

Электрохимический
эквивалент кислорода

А = 0.058 см³/(А*с)

Электрохимический
эквивалент водорода

А = 0.116 см³/(А*с)

Электрохимический
эквивалент олова

А = 0.03075 мг/(А*с)

Электрохимический
эквивалент хрома

А = 0.180 мг/(А*с)

Электрохимический
эквивалент алюминия

А = 0.093 мг/(А*с)

В настоящее время
на алюминиевых заводах производится
электролиз при полупроводниковых
выпрямителей с током до 50÷100 кА.

Аккумуляторы

Напряжение питания
каждого элемента свинцового аккумулятора
после зарядки 2.7 В и не должно падать
ниже 1.83 В при разрядке.

Напряжение
железоникелевого аккумулятора в среднем
равно 1.1 В. Зарядный и разрядный ток
аккумулятора ограничен и заряжается
заводом-изготовителем (примерно 1 А на
1 дм²
пластины).

Количество
электричества, которое можно получить
от заряженного аккумулятора, называется
ёмкостью аккумулятора и измеряется в
ампер-часах (А*ч). Аккумуляторы
характеризуются также отдачей по
энергии и току. Отдача по энергии равна
отношению энергии, полученной при
разрядке, к энергии, затраченной на
зарядку аккумулятора:

η_эн
= W_р/W_з
.

Для свинцового
аккумулятора η = 70 %, а для железоникелевого
η = 50 %. Отдача по ёмкости равна отношению
количества электричества, полученного
при разрядке, к количеству электричества,
необходимого для зарядки:

η = Q_р/Q_з
= (I_р*t_р)/(I_з*t_р).

У свинцовых
аккумуляторов η = 90 %, а у железоникелевых
η = 70 %.

По определению:

η_эн
= W_р/W_з
= (U_р*I_р*t_р)/(U_з*I_з*t_з).

Так как U_р/U_з
< 1, то отдача по ёмкости аккумулятора
больше, чем отдача по энергии, т. е. η_эн
< η.

Расчёт ёмкости конденсатора

Конденсатор состоит
из двух или более электродов (пластин,
обкладок), которые разделены изоляцией
(диэлектрик, воздух). Ёмкость С характеризует
способность конденсатора накапливать
электрический заряд Q.
Заряд, напряжение и ёмкость конденсатора
связаны соотношением:

Q
= C*U

Коэффициент
пропорциональности есть ёмкость
конденсатора. Единицей измерения ёмкости
является фарад (Ф). Ёмкость 1 Ф имеет
конденсатор, заряд которого при напряжении
1 В равен 1 Кл (кулон) = 1 А*с. Фарад – очень
большая единица измерения. Поэтому на
практике пользуются более мелкими
единицами: микрофарада (мкФ), нанофарада
(нФ) и пикофарада (пФ), причём

1 Ф = 10⁶
мкФ = 10⁹
нФ = 10¹²
пФ

1
мкФ = 10³
нФ = 10⁶
пФ

1
нФ = 10³
пФ

Ёмкость воздушного
конденсатора (в пикофарадах) определяется
по формуле:

С = (1.11*S)/(4*π*d)

Где S
– площадь одной обкладки, см²;
d
– расстояние между обкладками, см.

Ёмкость
воздушного конденсатора (рис.1), состоит
изn-пластин,
т.е. n-1
параллельно соединенных конденсаторов
с двумя электродами,

рис1

Если пространство
между пластинами заполнить диэлектриком
– например, бумагой, то ёмкость
конденсатора увеличится в ε_r.
В случае бумажной изоляции, ёмкость
увеличится в ε_r
= 3 раза, при слюдяной изоляции в ε_r
= 5-8 раз, при стеклянной – ε_r
= 7 раз и т.
д. Величина ε_r
(эпсилон) называется относительной
диэлектрической проницаемостью изоляции
(диэлектрика). Ёмкость конденсатора с
двумя обкладками, изоляция которого
имеет диэлектрическую проницаемость
ε_r

Эта формула получена
из более общей

где ε₀
– электрическая постоянная (диэлектрическая
проницаемость вакуума)

);

– относительная
диэлектрическая проницаемость диэлектрика
(безразмерная величина). В эту формулу
размерность подставляется в метрах,
ёмкость получается в фарадах.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #