ইলেক্ট্রোলাইসিস। গণনার উদাহরণ

ইলেক্ট্রোলাইসিস হল বৈদ্যুতিক প্রবাহের মাধ্যমে একটি ইলেক্ট্রোলাইটের (লবণ, অ্যাসিড, বেসের দ্রবণ) পচন।

ইলেক্ট্রোলাইসিস শুধুমাত্র সরাসরি কারেন্ট দিয়ে করা যেতে পারে। তড়িৎ বিশ্লেষণের সময়, লবণে থাকা হাইড্রোজেন বা ধাতু ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডে (ক্যাথোড) নির্গত হয়। যদি ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড (অ্যানোড) ধাতু দিয়ে তৈরি হয় (সাধারণত লবণের মতো), তবে ইলেক্ট্রোলাইসিসের সময় ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড দ্রবীভূত হয়। যদি অ্যানোড অদ্রবণীয় হয় (যেমন কার্বন), তবে তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় ইলেক্ট্রোলাইটের ধাতব উপাদান হ্রাস পায়।

ক্যাথোডে তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় নির্গত পদার্থের পরিমাণ ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যাওয়া বিদ্যুতের পরিমাণের সমানুপাতিক।

এক কুলম্ব বিদ্যুতের দ্বারা নির্গত পদার্থের পরিমাণকে A এর তড়িৎ রাসায়নিক সমতুল্য বলা হয়, তাই G = A • Q; G = A • I • t,

যেখানে G হল বিচ্ছিন্ন পদার্থের পরিমাণ; প্রশ্ন হল বিদ্যুতের পরিমাণ; আমি - বৈদ্যুতিক প্রবাহ; t সময়।

প্রতিটি ধাতুর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সমতুল্য A আছে।

গণনার উদাহরণ

1. কপার সালফেট (CuSO4) (চিত্র 1) থেকে 30 মিনিটের জন্য কারেন্ট I = 10 A দিয়ে কত তামা নির্গত হবে।তামার ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সমতুল্য A = 0.329 mg/A • সেকেন্ড।

ভাত। 1. স্কিম যেমন 1

G = A • I • t = 0.329 • 10 • 30 • 60 = 5922 mg = 5.922 g।

ক্যাথোডে স্থগিত একটি বস্তু 5.9 গ্রাম বিশুদ্ধ তামা প্রকাশ করবে।

2. কপার ইলেক্ট্রোলাইটিক আবরণে অনুমোদিত বর্তমান ঘনত্ব • = 0.4 A / dm2। তামা দ্বারা আচ্ছাদিত ক্যাথোডের ক্ষেত্রফল হল S = 2.5 dm2। ইলেক্ট্রোলাইসিসের জন্য কী কারেন্ট প্রয়োজন এবং 1 ঘন্টার মধ্যে ক্যাথোডে কত তামা নির্গত হয় (চিত্র 2)।

ভাত। 2. উদাহরণ 2. স্কিম

I = •• S = 0.4-2.5 = l A; G = A • Q = A • I • t = 0.329 • 1 • 60 • 60 = 1184.4 mg.

3. ইলেক্ট্রোলাইসিসের সময় অক্সিডাইজড জল (উদাহরণস্বরূপ, সালফিউরিক অ্যাসিড H2SO4 এর একটি দুর্বল দ্রবণ) হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনে পচে যায়। ইলেক্ট্রোড কার্বন, টিন, তামা, ইত্যাদি হতে পারে, তবে প্ল্যাটিনাম সেরা। অ্যানোডে কতটা অক্সিজেন নির্গত হবে এবং ক্যাথোডে কতটা হাইড্রোজেন নির্গত হবে 1/4 ঘন্টায় 1.5 A কারেন্টে। বিদ্যুতের পরিমাণ 1 A সেকেন্ড 0.058 cm3 অক্সিজেন এবং 0.116 cm3 হাইড্রোজেন নির্গত করে (চিত্র 3)।

ভাত। 3. উদাহরণ 3 স্কিম

Ga = A • I • t = 0.058 • 1.5 • 15 • 60 = 78.3 cm3 অক্সিজেন ক্যাথোডে নির্গত হবে।

Gc = A • I • t = 0.1162 • 1.5 • 15 • 60 = 156.8 cm3 হাইড্রোজেন অ্যানোডে নির্গত হবে।

এই অনুপাতে হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনের মিশ্রণকে একটি বিস্ফোরক গ্যাস বলা হয়, যা প্রজ্বলিত হলে বিস্ফোরিত হয়ে পানি তৈরি করে।

4. পরীক্ষাগার পরীক্ষার জন্য অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন ব্যবহার করে প্রাপ্ত করা হয় জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ (অক্সিডাইজড সালফিউরিক অ্যাসিড) (চিত্র 4)। প্ল্যাটিনাম ইলেক্ট্রোডগুলি কাচের মধ্যে সোল্ডার করা হয়। রোধ ব্যবহার করে, আমরা বর্তমান I = 0.5 A সেট করি। (1.9 V এর তিনটি শুষ্ক কোষের একটি ব্যাটারি বর্তমান উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়) 30 মিনিটের পরে কতটা হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন নির্গত হবে।

ভাত। 4... উদাহরণ স্বরূপ চিত্র 4

ডান পাত্রে, Gc = A • I • t = 0.1162 • 0.5 • 30 • 60 = 104.58 cm3 হাইড্রোজেন নির্গত হবে।

বাম পাত্রে, Ga = A • l • t = 0.058 • 0.5 • 30 • 60 = 52.2 cm3 অক্সিজেন বিকশিত হবে (গ্যাসগুলি মধ্যম পাত্রে জল স্থানচ্যুত করে)।

5. কনভার্টার ব্লক (মোটর-জেনারেটর) ইলেক্ট্রোলাইটিক (বিশুদ্ধ) তামা পাওয়ার জন্য বিদ্যুৎ সরবরাহ করে। 8 ঘন্টার মধ্যে আপনার 20 কেজি মধু পাওয়া উচিত। জেনারেটর কি বর্তমান প্রদান করা উচিত? • তামার ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সমতুল্য হল A = 0.329 mg/A • সেকেন্ড।

যেহেতু G = A • I • t, ​​তারপর I = G / (A • t) = 20,000,000 / (0.329 • 8 • 3600) = 20,000,000 / 9475.2 = 2110.7 A।

6. 200টি হেডলাইট ক্রোম করার জন্য প্রয়োজনীয়, যার মধ্যে প্রতিটির জন্য 3 গ্রাম ক্রোম প্রয়োজন। 10 ঘন্টার মধ্যে এই কাজটি করতে কী কারেন্ট প্রয়োজন (ক্রোমিয়াম A = 0.18 mg / A • সেকেন্ডের বৈদ্যুতিক রাসায়নিক সমতুল্য)।

I = G / (A • t) = (200 • 3 • 1000) / (0.18 • 10 • 3600) = 92.6 A.

7. স্নানের কার্যকরী ভোল্টেজে 7 V এবং 5000 A এর কারেন্টে স্নানে কাওলিন কাদামাটি এবং ক্রায়োলাইটের দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে অ্যালুমিনিয়াম পাওয়া যায়। অ্যানোডগুলি কয়লা দিয়ে তৈরি এবং স্নান কয়লা দিয়ে ইস্পাত দিয়ে তৈরি। ব্লক (চিত্র 5)।

ভাত। 5 উদাহরণ স্বরূপ চিত্র 5

অ্যালুমিনিয়াম উত্পাদন স্নান কাজ ভোল্টেজ (উদাহরণস্বরূপ, 40 স্নান) বাড়ানোর জন্য সিরিজে সংযুক্ত করা হয়। 1 কেজি অ্যালুমিনিয়াম উত্পাদন করতে, আনুমানিক 0.7 কেজি কার্বন অ্যানোড এবং 25-30 kWh বিদ্যুৎ প্রয়োজন। প্রদত্ত তথ্যের উপর ভিত্তি করে, জেনারেটরের শক্তি, 10 ঘন্টা অপারেশনের জন্য শক্তি খরচ এবং ফলস্বরূপ অ্যালুমিনিয়ামের ওজন নির্ধারণ করুন।

জেনারেটরের শক্তি যখন 40টি স্নানে কাজ করে P = U • I = 40 • 7 • 5000 = 1400000 W = 1400 kW।

বৈদ্যুতিক শক্তি 10 ঘন্টার জন্য খরচ হয়, A = P • t = 1400 kW 10 h = 14000 kW • h।

প্রাপ্ত অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ G = 14000:25 = 560 কেজি।

তাত্ত্বিক ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সমতুল্যতার উপর ভিত্তি করে, প্রাপ্ত অ্যালুমিনিয়ামের পরিমাণ সমান হওয়া উচিত:

GT = A • I • t = 0.093 • 5000 • 40 • 10 • 3600 = 0.093 • 720,000,000 mg = 669.6 kg।

ইলেক্ট্রোলাইটিক ইনস্টলেশনের দক্ষতা সমান: দক্ষতা = জি / জিটি = 560 / 669.6 = 0.83 = 83%।