Примеры решения задач и задания

3.6.1. Совместный разряд ионов металла и водорода

В условиях электролиза последовательность и кинетика выделения элементов определяются не только величиной равновесного потенциала, но и величиной поляризации электродов, которая может быть существенно различна для конкурирующих реакций. Их скорости находят из условия равенства под током потенциалов осаждаемого металла и водорода:

E^o_Meⁿ⁺_/Me+ lnC_мeⁿ⁺+h_Me=E^o_H⁺_/H+ lnC_н⁺+h_H(Me), (3.63)

где h_ме - поляризация при выделении металла;

h_н(Ме) - поляризация при выделении водорода на Ме.

Пример

Рассчитать выход по току цинка при 30°С при электролизе раствора, содержащего 1 моль×л^-1ZnSО₄, 1 моль×л^-1 Н₂SО₄, если E^o_Zn²⁺/_Zn= -0,763 В, i_o,_Zn=1,1×10^-3 А×см^-2, a = 0,25, перенапряжение выделения водорода на цинке h_H(Zn),B=-(1,24+0,12lgi_H).

Решение

По параметрам электрохимической кинетики (i_o,a) находим зависимость поляризации цинкового катода от плотности тока, идущего на осаждение цинка (i_Zn):

b = (-2,3× 8,314× 303)/(0,25× 2× 96484) = -0,12, a =-blgi_о=О0,355;

h_Zn,B=-(0,355 + 0,12 lgi_zn). Подставляем соответствующие величины в уравнение (3.63):

-0,763 + 0 - 0,355 - 0,12 lg i_zn = 0 + 0 - 1,24 - 0,121gi_H,

0,12 lg ()=0,122, lg ()- 1,015, () =10,3,

h_т= = 0,915.

Выход по току цинка составит 91,5%.