охт (6sem) / labs 6sem / 4лаб Электрохимическое получение гидроксида натрия, хлора и водорода диафрагменным методом
.docx
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МИРЭА – Российский технологический университет»
РТУ МИРЭА
|
Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова |
|
(наименование Института)
|
Кафедра общей химической технологии (ОХТ) |
|
(наименование кафедры)
ОТЧЕТ
о лабораторной работе:
«Электрохимическое получение гидроксида натрия, хлора и водорода диафрагменным методом»
Работу выполнил
Студент группы
Руководитель работы
Москва, МИТХТ 2019
-
Цель работы
Знакомство студентов с основными закономерностями протекания электролиза в диафрагменной ванне непрерывного действия, особенностями расчета основных технологических показателей и составлением материального баланса электрохимического процесса.
-
Теоретическая часть
Электролиз концентрированного раствора хлорида натрия можно охарактеризовать как сложный гетерогенный процесс, протекающий на границе раздела фаз: твердый электрод – жидкий электролит – газ.
Процесс может быть описан суммарным уравнением:
2NaCl + 2Н2О = 2NaOH + H2 + Cl2(2.2.1)
электролит катодный анодный
продукт продукт
В реальных условиях получения гидроксида натрия в ванне диафрагменного типа протекают следующие основные электродные реакции:
на катоде выделение водорода (процесс восстановления):
К 2Н2О + 2е- = Н2 + 2ОН- (2.2.2)
на аноде - хлора (процесс окисления):
А 2Cl- – 2e- = Cl2 (2.2.3)
-
Описание лабораторной установки
Схема установки для электролиза водного раствора хлорида натрия представлена на рис. 1 и состоит из выпрямителя 8, электролизера 1, выполненного из органического стекла, имеющего в верхней крышке дозатор электролита 5 и патрубок для отвода анодных газов, а в нижней части патрубок для вывода католита и водорода. Католит собирают в мерный цилиндр 4.
Рис. 1Схема установки электролиза водного раствора хлорида натрия.
-
Исходные и экспериментальные данные
Дата __._______.____г.
Температура в лаборатории _____ОС
Барометрическое давление _____мм рт. ст.
Концентрация хлорида натрия
в электролите _310_г/л ( 26 масс. %)
Плотность электролита _1,2_г/см3
Размеры анода:
диаметр(d) _8_ см
высота(h) _1,5_ см
Рабочая поверхность анода, SA_____ см2
Анодная плотность тока, iA _____ А/м2
Теоретическая масса гидроксида
натрия(GT) (за 10 мин) _____ г
Нормальность (эквивалентная
концентрация) серной кислоты
для титрования () _____ моль/л
Таблица 1
Экспериментальные данные
Операция |
Время от начала опыта, мин |
Сила тока, А |
Напря-жение, В |
Объем пробы като-лита, мл |
Объем H2SO4, мл |
Кол-во NaOH, г |
Выход по току, % |
Оценка расхода электро-лита: |
|||||||
Проба 1 |
10 |
|
|
|
|
|
|
Проба 2 |
20 |
|
|
|
|
|
|
Определение выхода по току:
|
|||||||
Проба 1 |
30 |
|
|
|
|
|
|
Пробы 2 |
40 |
|
|
|
|
|
|
Пробы 3 |
50 |
|
|
|
|
|
|
Пробы 4 |
60 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
Материальный баланс процесса электролиза
Базис _______
Введено |
Получено |
|||||
Исходные вещества |
Масса, г |
% масс. |
Продукты электролиза |
Масса, г |
% масс. |
|
Электролит: NaCl
H2O
|
|
|
Католит: NaCl NaOH H2O NaClO
Анодный газ: Cl2
Катодный газ: H2
Невязка |
|
|
|
Всего |
|
100 |
Всего |
|
100 |