Кількісні характеристики електролізу

Кількісний бік електролізу ґрунтується на двох законах М. Фарадея:

1. Маса речовини, що утворюється або розкладається при електролізі, пропорційна кількості електрики, що пройшла через розчин чи розплав. Аналітичний вираз закону має такий вигляд:

,

для газуватих речовин можна скористатися виразом:

,

де m (X) – маса речовини,

M (f_екв. (X)X) – молярна маса еквівалента речовини, г/моль,

V (X) – об’єм речовини, Vm (f_кв. (Х)Х) – молярний об’єм

еквівалента речовини за нормальних умов, дм³/моль,

I – сила струму (А), t – час в (с),

F – число Фарадея (Кл/моль), яке дорівнює 96 500 Кл.

Нагадаємо: в окисно-відновних процесах фактор еквівалент-ності рівний оберненій величині до кількості електронів, що беруть участь у процесі.

2. Маси речовин, що утворюються при електролізі при прохо-дженні однакової кількості електрики, пропорційні їх моляр-ним масам еквівалентів

.

Під час електролізу поряд з основними процесами протікають паралельні та побічні процеси із-за чого кількість речовини, що виділяється при електролізі завжди менша від теоретично розрахованої. Тому введено таке поняття, як вихід за струмом η;(ета) – це відношення маси речовини, добутої під час електролізу (m ₁) до маси речовини, теоретично обчисленої за законом Фарадея (m ₂):

.

η може вимірюватися в частках одиниці, або у відсотках.

Запитання для самоконтролю

1. Що є спільним для процесів гальваніки та електролізу?

2. Які необхідно створити умови для того, щоб перетворити енергію окисно-відновної реакції в електричний струм? Чому не можна одержати струм під час проведення обмінної реакції?

3. Який за активністю метал виконує функцію анода, який заряд на ньому утворюється, які процеси відбуваються?

4. Гальванічна пара утворена залізом і сріблом. Назвіть функції кожного із металів та вкажіть заряди, що на них виникають?

5. Чому в якості протектора завжди використовують метал, що має менше значення стандартного окисно-відновного потен-ціалу в порівнянні з тим металом, який необхідно захистити від корозії?

6. Чим відрізняється процес електролізу від гальванічного?

7. Під дією яких чинників відбувається процес електролітичної дисоціації в розчинах і розплавах? Чи є проходження струму через електролітичну ячейку необхідною умовою дисоці-ації?

8. Яка роль електричного струму в процесі електролізу?

9. Як заряджені катод і анод при проведені електролізу?

10. Яка послідовність відновлення катіонів при проведенні електролізу у водному розчині електроліту?

11. Як відбувається процес електролітичного відновлення води?

12. Окиснення яких аніонів із водних розчинів є пріоритетним?

13. Які процеси відбуваються при електролітичному окисненні води?

14. Сформулюйте та запишіть аналітичні вирази законів Фарадея.

15. Який фізичний зміст сталої Фарадея та її значення.

16. Як визначається фактор еквівалентності в окисно-відновному процесі?

17. Що таке вихід за струмом? Чому ця величина завжди менше одиниці (або 100%)?