МЫРЫШ СУЛЬФАТТЫ ЕРІТІНДІСІНЕН МЫРЫШ ЭЛЕКТРОЛИЗІ

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС 1.
МЫРЫШ СУЛЬФАТТЫ ЕРІТІНДІСІНЕН МЫРЫШ ЭЛЕКТРОЛИЗІ

0.1 Жұмыс мақсаты

0.1.1 Мырыш сульфатты ерітіндісінен мырыш электролизі тақырыбы бойынша теориялық мәліметтерді бекіту.
0.1.2 Мырыш сульфатты ерітінділерінде электролиз өткізу бойынша тәжірибелік мағлұмат алу.
0.1.3 Электролиттік бекітпелердің схемасын сызу бойынша тәжірибелік дағды алу.
0.1.4 Мырыш электролизі бойынша сандық есеп-қисап жасау бойынша тәжірибелік дағды алу.

0.2 Шартты белгілеу мен қысқартулар.

φ0 - стандартты потенциал, В
m - зат мөлшері, г
Э - химиялық эквивалент, гэкв
Q - электр мөлшері, Кл
I - ток күші, А
t - уақыт, с
F - Фарадей тұрақтысы 96500 Кл

0.3 Құралдар мен реактивтер

Зертханалық жұмыста келесі құралдар мен реактивтер қолданылады:
- ауыспалы токты түзеткіш;
- реостат;
- вольтметр;
- амперметр;
- электролит кішкене былауы;
- қорғаныс анодтары;
- алюминий катодтары;
- мырыштың күкіртті қышқылды ерітіндісі;
- термометр;

0.4 Қауіпсіздік техникасының ережелері

0.4.1 Жұмысты бастау алдында барлық құралдардың түзүлігің және бүтіндігін тексеріп алу қажет
0.4.2 Схеманы құрастырғанда барлық түйіндерді және қосылуларды бейтараптандыру қажет.
0.4.3 Схеманы өшірілген электр қорегі кезінде құрау және таратып алу.

1.5 Теориялық бөлім

1.5.1 Электролиз кезіндегі сапалы арақатынас.
Электролиз - электролит ішіне енгізілген электродтар арқылы электр тогы өткен кездегі тотығу, қалпына келу электрохимиялық процесстерінің жиынтығы.
Электролиз мырыштың гидрометаллургиялық өндірісінің ең соңғы сатысы болып келеді. Электірлік тұндыру арқылы алынған катодты мырыш құрамы бойынша торайдық метталдан айырмашылығы аз.
Электролиз процессінің маңызы келесіде: электролит күміс қоспаланған анод пен алюминий катоды бар электролизді кішкене былауыларына түседі. Кішкене былау арқылы тұрақты электр тогы жіберіледі. Электролитте анодтан катодқа ток өткен кезде алюминий катодтарында металлданған мырыш тұнады.
Электролиз процессі кезінде электролиттің температурасы Джоуль жылуы арқылы көтеріледі. Ерітіндінің берілген темперетурасын сақтау үшін электролитке мәжбүрлік салқындату қолданылады.
Таза сульфатты ерітіндіден мырышты тұндыру электрохимиялық процессін келесі теңдеу арқылы көрсетуге болады:

ZnSO4 + H2O = Zn + H2SO4 + 0,5O2 (1)

Тұрақты токтың әсерінен, нақтырақ кернеу әсерінен катиондар теріс зарядталған электрод - катодқа, ал аниондар оң зарядталған - анодқа қарай жүреді. Электродқа жақындағанда катиондар мен аниондар бәсеңдейді, ерітіндіден атомдық қалпында шығады. Катиондар мен аниондардың разряды электрондардың қосылуы мен айырылуымен қоса жүреді.
Мырыш электролиз процессінде оң зарядталған иондар мырыш иондары болады - Zn2+, ал сутегі - Н+, ал теріс зарядталған - SO42- және ОН-.
Катодты процесс. Катодта келесі реакциялар жүреді:

Zn2++ 2e = Zn (2)
2Н + 2e = Н2 (3)

Мырыштың стандарттық кернеуі - 0,763 В, ал сутегінің +-0,000 В. Кернеу қатарына сәйкес катодта сутегі иондарының бәсеңдеу процессі жүру керек. Бірақ электролиздің тәжірибелік жағдайында катодта айрықша мырыш тұнады және сутегіні бөліп шығару үшін кететін электроэнергия шығыны 10-12% жалпы шығыннан аспайды. Бұл сутегі иондары разрядының жоғары дәрежедегі асқын кернеуімен сипатталады, соның арқасында оның кернеуі кейбір жағдайларда мырыш кернеуінен терісірек болады.
Сутегінің асқын кернеуі катодтың материалына байланысты, ток тығыздығына, катод бетіне байланысты, температураға, электролиттегі сутегі иондарының және басқа иондардың шоғырлануына байланысты болып келеді.
Қорғанысты анодта келесі электрхимиялық процесстер өтеді:
Басында анодтың -0,34В кернеуінде қорғасын ериді, ол күкіртті қышқыл ертіндісінде аз еритін тұз түзеді PbSO4:

Pb - 2 + 2SO42+ = PbSO4 (4)

Анод бетінде қорғаныс сульфаты кристаллданады және оның үстінде электрлік токты бәсең өткізетін қабыршақ құрайды. Металл ауданының кішіреюіне байланысты анодтағы ток тығыздығы көбееді, анод кернеуі электірлік оң жаққа қарай жылжиды.
Анод кернеуі +0,65В жеткен кезде қабыршақтағы ұсақ тесіктерде қорғасын келесі теңдеу бойынша тотығады:

Pb - 4е + 2Н2O = PbO2 + 4Н+ (5)

Қабыршақтағы ұсақ тесіктер қорғаныс тотығымен жабылған сәтте (ол PbSO4 - ға карағанда оданда жаман ток өткізеді) басында анодтың поляризациясы қайтадан басталады. Анод кернеуі +0,95В жеткенде қайтадан PbSO4 тотығу процессі жүреді:

PbSO4 - 2 + 2Н2O = PbO2 + Н2SO4 + 2Н+ (6)

Бұл процесстің жүруі кезінде анодтың бүкіл үстін PbO2 қабыршағымен қапталады және оның үстінде анод кернеуі +1,229В жеткенде келесі оттегі бөлу процессі өтеді:

2Н2О - 4 = 4Н+ + О2 (7)

PbO2 үстінде оттегі бөлу асқын кернеумен жүретіндіктен, анодтың реалды кернеуі +1,229В-дан көбірек асатын болады.
Қорғасын анодтары кемшіліксіз емес, оларға асқын кернеудегі оттегі бөлінуі, мырышты катодты ластайтын қорғаныстың аздап еруі, электролиз процессінде анод деформациясы жатады.
Қазіргі кезде анод орнына қорғасын мен күмістің қорытпасы қолданылады (0,75% Ag).
Мырыш электролитінде марганец (Mn[2+]) иондары бар, олар анод процессіне әсер етеді:

Mn[2+] - 2 + 2Н2O = MnO2 + 4Н+ (8)
Mn[2+] - 5 + 4Н2O = MnO4 + 8Н+ (9)

(8) процесстің жүруі жағымсыз, өйткені MnO2 шлам құрады, егер ол анодтың кеңістігіне түсетін болса, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.