Лидеры рейтинга

ID: 226425

Konstantin Shvetski

Мастер-Эксперт

941

Россия, Северодвинск


ID: 259041

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

570

Россия, пос. Теплоозёрск, ЕАО


ID: 401284

Михаил Александров

Академик

351

Россия, Санкт-Петербург


ID: 137394

Megaloman

Мастер-Эксперт

309

Беларусь, Гомель


ID: 400669

epimkin

Профессионал

272


ID: 400484

solowey

Профессор

95


ID: 401888

puporev

Профессор

52

Россия, Пермский край


8.1.6

02.01.2021

JS: 2.2.2
CSS: 4.2.0
jQuery: 3.5.1


 

• Химия

Консультации и решение задач по химии.

Администратор раздела: Roman Chaplinsky / Химик CH (Модератор)


Konstantin Shvetski
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 941
Михаил Александров
Статус: Академик
Рейтинг: 351
Roman Chaplinsky / Химик CH
Статус: Модератор
Рейтинг: 1
 

Перейти к консультации №:
 

Консультация онлайн # 199714
Раздел: • Химия
Автор вопроса: Shegol (1-й класс)
Дата: 26.11.2020, 08:53
Поступило ответов: 1

Уважаемые эксперты, не как не могу решить две задачки по теме: "Законы Фарадея. Выход продукта по току":
1) При токовой нагрузке 100 кА за сутки электролизом карналлита было получено 900 кг магния. Какой получился выход по току?

Последнее редактирование 27.11.2020, 16:04 Цикалов Игорь Константинович (Модератор)

Состояние: Консультация закрыта

Здравствуйте, Shegol!
Условие : Ток I = 100 кА = 100·103 А ; время электролиза t = 24 час = 24·3600 с;
масса фактически-полученного Магния mf = 900 кг .
Вычислить выход по току η = ?

Решение : Задача поначалу кажется трудной изза того, что мало кто помнит, что такое карналлит и "Выход по току"?
Однако, в наш век доступного интернета можно найти почти всю нужную информацию. Читаем статьи, на которые я показал Вам ссылки в ниже-мини-форуме Вашей Консультации, и узнаём, что:

Карналлит - это минерал, двойная соль: водный хлорид калия и магния с примесями брома, рубидия и цезия. Эмпирическая формула: KCl·MgCl2·6·H2O (см Ссылка1 )

Производство магния chem21.info/info/1085685/ цитирую "Карналлитовая схема. При карналлитовой схеме электролизу подвергается безводный карналлит. Его получают после окончательного обезвоживания в виде расплава при температуре 750…800°. Расплав заливают в ванну. В результате электролиза получают магний, хлор и отработанный электролит, содержащий до 80% КCl и используемый как калийное удобрение…"
Таким образом, в обезвоженном карналлите воды уже нет, а КCl сливается, как побочный продукт, на удобрения, поэтому весь электро-ток расходуется на электролизное разделение расплавленного вещества MgCl2 на чистый магний и чистый хлор.

Формула для вычисления теоретического выхода магния проста
mt = M·Q / (F·n)
тут mt - кол-во полученного металла в граммах;
M = 24,3 г/моль - молярная (атомная) масса Магния:
Q = I·t - кол-во электричества, прошедшее ч-з электролит (Кл) для выделение массы mt из расплавленой соли;
I - сила тока (А) ; t - время электролиза (с) ;
F = 96500 Кл / моль - число Фарадея;
n - заряд иона в электрон-единицах (ионы Магния в соединении MgCl2 имеют заряд n = +2);

Подставляем числовые значения и делим результат на 1000 превратить граммы в килограммы:
mt = M·I·t / (1000·F·n) = 24,3·(100·103 )·(24·3600) / (1000·96500·2) = 1092 кг .
Мы получили теоретическую массу. А практически магний - настолько активный металл, что часть его снова окисляется с первым встречным атомом хлора, ухудшая КПД процесса электролиза.

Выход по току η = (mf / mt)·100% = (900 / 1092)·100% = 82,4 %.
Ответ1 : Выход по току равен 82%.

Условие задачи2 : Сколько магния и хлора выделится при электролизе карналлита за время t2 = 1 час = 3600 c при силе тока 100 кА?
Решение : применяем для магния ту же формулу с новым значением времени:
mtMg = M·I·t2 / (1000·F·n) = 24,3·(100·103 )·3600 / (1000·96500·2) = 45,5 кг .

Для атомарного хлора (который ещё не соединился в молекулы Cl2) молярная масса MCl = 35,5 г/моль; nCl = 1 :
mtCl = MCl·I·t2 / (1000·F·nCl) = 35,5·(100·103 )·3600 / (1000·96500·1) = 132 кг .

Это мы получили теоретические значения. Для получения фактических масс надо умножить полученные значения на "Выход по току" η = 82,4 % :
mfMg = mtMg·η / 100 = 37,5 кг;
mfCl = mtCl·η / 100 = 109 кг.

Ответ2 : При электролизе карналлита за 1 час при силе тока 100 кА выделится 37,5 кг магния и 109 кг хлора.

Сделаем проверку: Количество магния, полученное за 1 час во 2й задаче, должно быть в 24 раза меньше, чем количество магния, полученное за сутки в первой задаче:
mf / mfMg = 900 / 37,5 = 24 . Проверка успешна!

Последнее редактирование 28.11.2020, 10:21 Алексей Гладенюк (Руководитель)

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 27.11.2020, 15:25

5
Спасибо большее. Все понятно!
-----
Дата оценки: 27.11.2020, 17:52

Рейтинг ответа:

+2

[подробно]

Сообщение
модераторам

Отправлять сообщения
модераторам могут
только участники портала.
ВОЙТИ НА ПОРТАЛ »
регистрация »

Мини-форум консультации № 199714

Shegol

1-й класс

ID: 404072

1

= общий = |  26.11.2020, 08:54 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение

2)Сколько магния и хлора выделится при электролизе карналлита за 1 час при силе тока 100 кА?.

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

2

 +2 
 
= общий = |  26.11.2020, 12:24 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Shegol:

Вероятно, эксперты-химики знают Ответ на Ваши вопросы, но Вы создали консультацию в разделе Физика. Я давно забыл, что такое Карналлит и "выход по току", тратил время на поиски. Показываю Вам находки, самые подходящие по моему мнению:

ru.wikipedia.org/wiki/Карналлит - минерал, двойная соль: водный хлорид калия и магния с примесями брома, рубидия и цезия. Эмпирическая формула: KCl·MgCl2·6H2O .

Карналлит электролиз расплавленного Ссылка2 Карналлитовая схема. При карналлитовой схеме электролизу подвергается безводный карналлит. Его получают после окончательного обезвоживания в виде расплава при температуре 750…800°. Расплав заливают в ванну. В результате электролиза получают магний, хлор и отработанный электролит, содержащий до 80% КС1 и используемый как калийное удобрение…

Получение магния электролизом из расплавленного карналлита chem21.info/article/460177/

Ссылка5

"Учёные нашли способ удешевить производство магния МИСиС" Ссылка6 и tayga.info/147571
про то же.

Надеюсь, этой информации будет достаточно для Вашего самостоятельного решения. На сегодня мой лимит времени исчерпан. Я вернусь ч-з пару дней. Будет очень хорошо, если Вы покажете своё Решение или кто-то из экспертов-химиков поможет.

Shegol

1-й класс

ID: 404072

3

= общий = |  26.11.2020, 12:28 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Алексеев Владимир Николаевич:

Только сейчас заметила, что поставила раздел: "Физика"! Стоит ли задать вопрос повторно в другом раздели? Ибо, с этим карантином не получается самостоятельно изучать, а самое главное, понимать материал.

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

4

 +1 
 
= общий = |  26.11.2020, 15:06 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Shegol:

Вы спрашивали "Стоит ли задать вопрос повторно в другом раздели?" - создание дублей расценивается как нарушение Правил Портала. Повторить Консультацию можно только после закрытия предыдущей консультации по истечении 5-суточного срока её жизни. Но Вы можете обратиться к модераторам с просьбой переместить текущую консультацию в раздел Химия.

Также Вы можете изучить Решения похожих задач на страницах "Законы электролиза. Выход по току Ссылка1
Выход по току Ссылка2
Электролиз Ссылка3
Электрофорез rfpro.ru/question/199649

Shegol

1-й класс

ID: 404072

5

= общий = |  26.11.2020, 22:13 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Алексеев Владимир Николаевич:

Хорошо, Владимир Николаевич, к кому мне обратиться, чтобы мой вопрос перенесли в раздел "химия"?

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

6

 +1 
 
= общий = |  27.11.2020, 02:35 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Shegol:

"к кому мне обратиться" - я уже написал Вам выше : "Вы можете обратиться к модераторам…". Для этого в ниже-абзаце "Добавить сообщение…" кликните по чёрному треугольничку правее поля "Адресат". Из выпадающего списка выберите "Модераторы".

Shegol

1-й класс

ID: 404072

7

 +2 
 
= общий = |  27.11.2020, 03:37 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Алексеев Владимир Николаевич:

Спасибо, разобралась. smile

Shegol

1-й класс

ID: 404072

8

= общий = |  27.11.2020, 03:40 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Модераторам:

Здравствуйте, модераторы. У меня к вам просьба, перепутала разделы и добила вопрос в раздел "Физика", а изначально хотела в раздел "Химия". Можно осуществить перемещение текущей консультацию в раздел "Химия"? Заранее спасибо!

Цикалов Игорь Константинович

Модератор

ID: 18584

9

 +1 
 
= общий = |  27.11.2020, 16:04 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Shegol:

Сделано.

Shegol

1-й класс

ID: 404072

10

= общий = |  27.11.2020, 17:50 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Цикалов Игорь Константинович:

Спасибо smile

Алексей Тимошкин

Посетитель

ID: 404522

11

= общий = |  27.11.2020, 19:30 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Алексеев Владимир Николаевич:

Добрый день? Владимир Николаевич. У меня есть аналогичная задача, могу ли я попросить вашей помощи?
При работе серии из 26-ти электролизеров при токовой нагрузке в 100 кА за сутки было получено 17,472 т. магния-сырца. Найти выход по энергии, если напряжение каждого электролизера в среднем было 5 В.
То есть, решение будет аналогично первой задачи, как я понимаю?

Последнее редактирование 27.11.2020, 19:53 Алексей Тимошкин (Посетитель)

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

12

= общий = |  28.11.2020, 00:20 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Shegol:

Наздоровье Вам! Я рад, что Вам всё понятно. Значит, я не зря старался. smile

Алексеев Владимир Николаевич

Мастер-Эксперт

ID: 259041

13

= общий = |  28.11.2020, 00:21 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Алексей Тимошкин:

Для прошения помощи разрешение не требуется. Старики говорят "За спрос не бьют в нос". smile
Вы правы: "решение будет аналогично первой задачи". "выход по энергии" чуть отличается от выхода по току. Он описан в какой-то статье или в нескольких из выше-перечисленных ссылок (вспомнить быстро не могу, я не химик).
Если сами не справитесь, Вы можете создать свою консультацию. smile

Алексей Тимошкин

Посетитель

ID: 404522

14

 +1 
 
= общий = |  28.11.2020, 08:22 |  цитировать |  профиль |  личное сообщение
Алексеев Владимир Николаевич:

Сейчас попробую решить, ответ для проверки предоставлю в созданной мной консультации.

Последнее редактирование 28.11.2020, 08:25 Алексей Тимошкин (Посетитель)

Возможность оставлять сообщения в мини-форумах консультаций доступна только после входа в систему.
Воспользуйтесь кнопкой входа вверху страницы, если Вы зарегистрированы или пройдите простую процедуру регистрации на Портале.