材料合成與制備-作業(yè)習(xí)題(編輯修改稿)
2025-04-21 04:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 成 在電解過(guò)程中，制備電解液是相當(dāng)重要的。所用電解液要具有良好的性質(zhì)，以保證高的電解效率。（5）電解溫度 溫度在電解過(guò)程中從各個(gè)不同的方面影響著電解電壓，比較復(fù)雜的，所以電解溫度通常均由實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。（6）極間距離與隔膜 陰極與陽(yáng)極之間距離愈小愈好，因?yàn)殡娊庖核尸F(xiàn)的內(nèi)阻R與極間距成正比，與浸入電解液的電極面積成反比。所以縮短極間距可降低電解電壓，提高電能效率。但是，也不能無(wú)限制地縮小。4. 陽(yáng)極效應(yīng)的現(xiàn)象以及電解鋁產(chǎn)生陽(yáng)極效應(yīng)的原因有哪些？答：在某些熔鹽電解過(guò)程中，有時(shí)在陽(yáng)極上會(huì)出現(xiàn)陽(yáng)極效應(yīng)。發(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)時(shí)，端電壓急劇升高，電流則強(qiáng)烈下降，同時(shí)，電解質(zhì)與電極之間呈現(xiàn)潤(rùn)濕不良現(xiàn)象，電解質(zhì)好像被一層氣體膜隔開(kāi)似的，電極周圍還出現(xiàn)細(xì)微火花放電的光圈。關(guān)于電解鋁陽(yáng)極效應(yīng)的機(jī)理，即產(chǎn)生陽(yáng)極效應(yīng)的原因，目前仍然是一個(gè)小有爭(zhēng)議的問(wèn)題。大多數(shù)學(xué)者和專家認(rèn)為：當(dāng)電解槽中當(dāng)氧化鋁濃度很低時(shí)，陽(yáng)極表面電解質(zhì)熔體中的絡(luò)合鋁氧離子不能補(bǔ)充到陽(yáng)極表面去放電，致使陽(yáng)極表面的鋁氧氟離子的濃度極化擴(kuò)散過(guò)電壓升高，從而導(dǎo)致F放電，并在陽(yáng)極表面與陽(yáng)極炭生成碳氟化合物CF4和C2F6氣體，它們的出現(xiàn)使陽(yáng)極表面對(duì)電解質(zhì)的潤(rùn)濕性變差，陽(yáng)極氣體不能排出，而在陽(yáng)極表面形成氣膜，最終電流不得不從電阻很大的氣膜中穿過(guò)，產(chǎn)生弧光（火光）放電，槽電壓升高，發(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)。5. 電解下述電解液時(shí)得到什么產(chǎn)品？寫(xiě)出陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)。(1) Pb(NO3)2溶液，用碳做電極；(2) Pb(NO3)2溶液，用碳做陽(yáng)極，鉛做陰極；(3) Pb(NO3)2溶液，用鉛做陽(yáng)極，碳做陰極。答：三種情況下，陰極的產(chǎn)品都是鉛。陽(yáng)極的產(chǎn)品：(1)和 (2)是O2+CO2。 (3)是Pb2+離子（水溶液）。陽(yáng)極反應(yīng)：(1) (2) (3)均為Pb2++2e=Pb；陰極反應(yīng)：(1)H2O=(1/2)O2+2H++2e,C+O2=CO2； (2)同上 (3) Pb = Pb2++2e四、計(jì)算題（7′2）1. 電解NaClKCl熔體中的TiCl4，可產(chǎn)生Ti3+、Ti2+、Ti，試求這些產(chǎn)物的電化當(dāng)量（即算時(shí)的電化當(dāng)量取Ah）。Ti3+、Ti2+也可繼續(xù)還原為T(mén)i，試求這兩種離子各自還原為T(mén)i的電化當(dāng)量。答：(1)Ti4++e=Ti3+ n=1。 (2) Ti4++2e=Ti2+ n=2。 (3) Ti4++4e=Ti n=4。 (4) Ti3++3e=Ti n=3。(5) Ti2++2e=Ti n=2。 按k=M/nQ=，求得化學(xué)當(dāng)量：(1)； (2)； (3)； (4) ；(5)。2. 25℃及1atm下，用5A直流電來(lái)電解很稀的硫酸水溶液。（1）通電多少時(shí)間可得1L氧氣；（2）通電多少時(shí)間可得1L氫氣。答：（1）V=nRT/P=(Itk氧/MO2)RT/P 1=(5t)300/1,t=（2）V=nRT/P=(Itk氫/MH2)RT/P1=(5t)300/1,t=第三章 課后習(xí)題二一、名詞解釋（25）1. 摩爾電導(dǎo)答：當(dāng)距離為單位長(zhǎng)度（1m）的平行電極間含有1mol電解質(zhì)的溶液時(shí)，該溶液具有的電導(dǎo)稱為溶液摩爾電導(dǎo)（Λm）。2. 離子淌度和遷移數(shù)答：在單位電場(chǎng)強(qiáng)度，即單位電位梯度下，離子移動(dòng)的速度叫離子淌度（U）；當(dāng)有電流通過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)，移向陰極的陽(yáng)離子和移向陽(yáng)極的陰離子所分擔(dān)的輸送電量比例叫各離子的遷移數(shù)。3. 界面荷電層答：由于兩相界面之間的各種作用，導(dǎo)致在界面兩側(cè)出現(xiàn)電量相等而符號(hào)相反的電荷，這個(gè)電荷層即為界面荷電層。 4. 超電位答：實(shí)際開(kāi)始分解的電壓往往要比理論分解電壓大一些，兩者之差稱之為超電壓。5. 陽(yáng)極效應(yīng)答：在某些熔鹽電解過(guò)程中，端電壓急劇升高，電流則強(qiáng)烈下降，同時(shí)，電解質(zhì)與電極之間呈現(xiàn)潤(rùn)濕不良現(xiàn)象，電解質(zhì)好像被一層氣體膜隔開(kāi)似的，電極周圍還出現(xiàn)細(xì)微火花放電的光圈，這種現(xiàn)象即為陽(yáng)極效應(yīng)。二、填空題（38）1. 通常所說(shuō)的電解液按其組成及結(jié)構(gòu)可分為 電解質(zhì)溶液 和 熔融電解質(zhì) 兩大類。電解質(zhì)溶液按溶劑不同又分為 電解質(zhì)水溶液 和 非水電解質(zhì)溶液 。2. 電極過(guò)程大致可分為以下三類： 金屬電極過(guò)程 、 氣體電極過(guò)程 和 電解氧化還原 。3. 電解槽中的離子導(dǎo)體除常見(jiàn)的電解質(zhì)溶液外，尚有 熔鹽 、 固體電解質(zhì) 或 超臨界流體 等。4. 工業(yè)電解槽按結(jié)構(gòu)可分為 箱式電解槽 、 壓濾機(jī)式或板框式電解槽 和 特殊結(jié)構(gòu)的電解槽 ；按工作方式可分為 間歇式電解槽 、 柱塞流電解槽 和 連續(xù)攪拌箱式電解槽 。5. 無(wú)機(jī)電化學(xué)合成工藝流程通常包括 電解合成前處理 、 電解合成 和 電解合成后處理 各步。三、簡(jiǎn)答題（25）1. 敘述電解合成的基本原理。答：電解質(zhì)中的離子常處于無(wú)秩序的運(yùn)動(dòng)中，通直流電后,離子作定向運(yùn)動(dòng)。陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，在陰極得到電子，被還原；陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，在陽(yáng)極失去電子，被氧化。例如：在水電解過(guò)程中
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