Применение электролиза в промышленности

Электролиз водного раствора соли с растворимым анодом

Электролиз водных растворов солей с нерастворимым анодом.

1. Электролиз водного раствора дихлорида никеля NiCl2

В растворе NiCl2 находятся ионы Ni2+, Cl-, H+ и ОН-, образующиеся в результате электролитической диссоциации соли и воды:

NiCl2 → Ni2+ + 2Cl-,

H2O → H+ + ОН-.

На катоде будут разряжаться ионы Ni2+:

Ni2+ + 2ē → Ni,

т. к. в кислой среде, определяемой особенностями гидролиза NiCl2, потенциал водородного электрода имеет более отрицательное значение в сравнении со стандартным потенциалом никеля = - 0,25 В и, кроме того, выделению водорода препятствует высокое перенапряжение. На аноде при малых плотностях тока выделяется только кислород по реакции (6), а при высоких – кислород и в основном хлор:

2Cl- - 2ē → Cl2↑,

из-за того, что хлор выделяется с меньшей поляризацией, чем кислород.

2. Электролиз водного раствора нитрата калия KNO3.

В водном растворе KNO3 содержатся ионы K+, NO3-, H+ и ОН-, которые образуются при диссоциации соли:KNO3 → K+ + NO3-

и воды по реакции. На катоде выделяется водород по реакции, а на аноде кислород по реакции, т.е. протекает процесс электролиза воды: 2H2O → 2H2↑ + O2↑.

В результате протекания вторичных процессов в катодном пространстве образуется щелочь КОН:

К+ + ОН- ↔ КОН, (15)

а в анодном пространстве кислота НNO3:

Н+ + NO3- ↔ НNO3. (16)

1. Рассмотрим электролиз сульфата меди CuSO4 с медным анодом. В растворе сульфат меди диссоциирует:

CuSO4 → Cu2+ + SO42-.

На катоде восстанавливаются ионы Cu2+:

Cu2+ + 2ē → Cu,

а на аноде окисляется материал анода – медь:

Cu - 2ē → Cu2+. (19)

В данном случае процесс сводится к переносу меди с анода на катод. При этом концентрация ионов Cu2+ в растворе остается постоянной.

№31.

В гальванотехнике, в хим. промышленности.

Электролизом расплавленных солей получают металлы: Li, Na, Al, Mg, Ca. Электролизом водных растворов: Zn, Cu, Cd.

Гальванические покрытия - это металлические пленочки толщиной от долей мкм до десятых долей мм, наносимые на поверхность металлических и других изделий методом гальваностегии для придания им твердости, износостойкости, антикоррозийных, антифрикционных, защитных свойств. Гальваностегия - нанесение методом электролиза на металлические изделия тонких слоев других металлов с целью защиты изделия от коррозии и повышения износостойкости изделия (декоративные цели). Гальванопластика - получение методом электролиза точных металлических копий рельефных предметов.

Электролитическое рафинирование – очистка металлов методом электролиза.

№32.

Коррозия металлов - окисление металлов при их взаимодействии с окружающей средой, при котором металлы переходят из свободного состояния в соединения (оксиды,сульфаты,сульфиды,карбонады). Самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Пример — кислородная коррозия железа в воде: 4Fe + 6Н2О + ЗО2 = 4Fe(OH)3. Гидратированный оксид железа Fe(OН)3 и является тем, что называют ржавчиной.

Химическая коррозия - протекающая за счёт непосредственного взаимодействия металла с веществом без участия в этом процессе электролита. Химическая коррозия может происходить за счет взаимодействия металла с газовой средой при отсутствии влаги. Продуктом коррозии являются оксиды металла. Образуется пленка на поверхности металла толщиной в 1…2 периода кристаллической решетки. Этот слой изолирует металл от кислорода и препятствует дальнейшему окислению, защищает от электрохимической коррозии в воде. При создании коррозионно-стойких сплавов – сплав должен иметь повышенное значение электрохимического потенциала и быть по возможности однофазным.

Электрохимическая коррозия - протекающая за счёт образования на поверхности металла гальвонических микроэлементов. Условие - наличие в растворе электролита. Электрохимическая коррозия имеет место в водных растворах, а так же в обыкновенной атмосфере, где имеется влага. Сущность этой коррозии в том, что ионы металла на поверхности детали, имея малую связь с глубинными ионами, легко отрываются от металла молекулами воды. Металл, потеряв часть положительно заряженных частиц, ионов, заряжается отрицательно за счет избыточного количества оставшихся электронов. Одновременно слой воды, прилегающий к металлу, за счет ионов металла приобретает положительный заряд. Разность зарядов на границе металл – вода обуславливает скачок потенциала, который в процессе коррозии изменяется, увеличиваясь от растворения металла, и уменьшаясь от осаждения ионов из раствора на металле.

Типы разрушений, вызываемых коррозией:

1) Сплошная – равномерное распределение коррозийных разрушений. Не опасна.

2) Местная - значительная часть поверхности металла свободна от коррозии и последняя сосредоточена на отдельных участках. Гораздо опаснее.

Дата добавления: 2015-05-08