Ηλεκτρόλυση τήγματος και διαλυμάτων ουσιών. Ηλεκτρολυτική παραγωγή ασβεστίου και των κραμάτων του

3. Απόδειξη. Το ασβέστιο λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση τετηγμένου χλωριδίου.

4. Φυσικές ιδιότητες. Το ασβέστιο είναι ένα ασημί-λευκό μέταλλο, πολύ ελαφρύ (ρ = 1,55 g/cm3), όπως τα αλκαλικά μέταλλα, αλλά ασύγκριτα πιο σκληρό από αυτά και έχει πολύ υψηλότερο σημείο τήξης, ίσο με 851 0 C.

5. Χημικές ιδιότητες. Όπως τα αλκαλικά μέταλλα, το ασβέστιο είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας, ο οποίος μπορεί σχηματικά να αναπαρασταθεί ως εξής:

Οι ενώσεις ασβεστίου χρωματίζουν τη φλόγα τούβλο-κόκκινο. Όπως τα μέταλλα αλκαλίων, το μέταλλο ασβεστίου συνήθως αποθηκεύεται κάτω από ένα στρώμα κηροζίνης.

6. Εφαρμογή. Λόγω της υψηλής χημικής του δράσης, το μεταλλικό ασβέστιο χρησιμοποιείται για την αναγωγή ορισμένων πυρίμαχων μετάλλων (τιτάνιο, ζιρκόνιο κ.λπ.) από τα οξείδια τους. Το ασβέστιο χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή χάλυβα και χυτοσιδήρου, για τον καθαρισμό του τελευταίου από οξυγόνο, θείο και φώσφορο, για την παραγωγή ορισμένων κραμάτων, ιδίως μολύβδου-ασβεστίου, απαραίτητα για την κατασκευή ρουλεμάν.

7. Οι πιο σημαντικές ενώσεις ασβεστίου που λαμβάνονται στη βιομηχανία.

Το οξείδιο του ασβεστίου παράγεται βιομηχανικά με ασβεστόλιθο:

CaCO 3 → CaO + CO 2

Το οξείδιο του ασβεστίου είναι μια πυρίμαχη λευκή ουσία (τήκεται σε θερμοκρασία 2570 0 C), έχει χημικές ιδιότητες εγγενείς στα κύρια οξείδια των ενεργών μετάλλων (I, Πίνακας II, σελ. 88).

Η αντίδραση του οξειδίου του ασβεστίου με το νερό απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμότητας:

CaO + H 2 O ═ Ca (OH) 2 + Q

Το οξείδιο του ασβεστίου είναι το κύριο συστατικό του ασβέστη και το υδροξείδιο του ασβεστίου είναι το κύριο συστατικό του σβησμένου ασβέστη.

Η αντίδραση του οξειδίου του ασβεστίου με το νερό ονομάζεται ασβέστη slaking.

Το οξείδιο του ασβεστίου χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή σβησμένου ασβέστη.

Το υδροξείδιο του ασβεστίου Ca(OH) 2 έχει μεγάλη πρακτική σημασία. Χρησιμοποιείται με τη μορφή σβησμένου λάιμ, γάλακτος ασβέστη και ασβεστόνερου.

Ο σβησμένος ασβέστης είναι μια λεπτή, χαλαρή σκόνη, συνήθως γκρι χρώματος (συστατικό του υδροξειδίου του ασβεστίου), ελαφρώς διαλυτή στο νερό (1,56 g διαλύονται σε 1 λίτρο νερού στους 20 0 C). Ένα μείγμα που μοιάζει με ζύμη από σβησμένο ασβέστη με τσιμέντο, νερό και άμμο χρησιμοποιείται στην κατασκευή. Σταδιακά το μείγμα σκληραίνει:

Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Το γάλα λάιμ είναι ένα εναιώρημα (εναιώρημα) παρόμοιο με το γάλα. Σχηματίζεται όταν η περίσσεια του σβησμένου ασβέστη αναμειγνύεται με νερό. Το γάλα λάιμ χρησιμοποιείται για την παραγωγή λευκαντικού, για την παραγωγή ζάχαρης, για την παρασκευή μιγμάτων απαραίτητων για την καταπολέμηση των φυτικών ασθενειών και για το άσπρισμα των κορμών των δέντρων.

Το ασβεστόνερο είναι ένα διαυγές διάλυμα υδροξειδίου του ασβεστίου που λαμβάνεται με διήθηση γάλακτος ασβέστη. Χρησιμοποιείται στο εργαστήριο για την ανίχνευση μονοξειδίου του άνθρακα (IV):

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Με παρατεταμένη διέλευση μονοξειδίου του άνθρακα (IV), το διάλυμα γίνεται διαφανές:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3) 2

Εάν το προκύπτον διαυγές διάλυμα διττανθρακικού ασβεστίου θερμανθεί, εμφανίζεται ξανά θόλωση:

Παρόμοιες διαδικασίες συμβαίνουν και στη φύση. Εάν το νερό περιέχει διαλυμένο μονοξείδιο του άνθρακα (IV) και δρα στον ασβεστόλιθο, μέρος του ανθρακικού ασβεστίου μετατρέπεται σε διαλυτό διττανθρακικό ασβέστιο. Στην επιφάνεια, το διάλυμα θερμαίνεται και το ανθρακικό ασβέστιο κατακρημνίζεται ξανά από αυτό.

* Η χλωρίνη έχει μεγάλη πρακτική σημασία. Λαμβάνεται με αντίδραση σβησμένου ασβέστη με χλώριο:

2 Ca(OH) 2 + 2 Cl 2 → Ca(ClO) 2 + CaCl 2 + 2H 2 O

Το ενεργό συστατικό του λευκαντικού είναι το υποχλωριώδες ασβέστιο. Οι υποχλωριώτες υφίστανται υδρόλυση. Αυτό απελευθερώνει υποχλωριώδες οξύ. Ακόμη και το ανθρακικό οξύ μπορεί να εκτοπίσει το υποχλωριώδες οξύ από το άλας του:

Ca(ClO) 2 + CO 2 + H 2 O → CaCO 3 ↓+ 2 HClO

2 HClO → 2 HCl + O 2

Αυτή η ιδιότητα του λευκαντικού χρησιμοποιείται ευρέως για λεύκανση, απολύμανση και απαέρωση.

8. Γύψος. Διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι γύψου: φυσικός - CaSO 4 ∙ 2H 2 O, καμένος - (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O, άνυδρος - CaSO 4.

Ο καμένος (ημιυδατικός) γύψος, ή αλάβαστρο, (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O λαμβάνεται με θέρμανση φυσικού γύψου στους 150–180 0 C:

2 → (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O

Αν αναμίξετε σκόνη αλάβαστρο με νερό, σχηματίζεται μια ημι-υγρή πλαστική μάζα, η οποία σκληραίνει γρήγορα. Η διαδικασία σκλήρυνσης εξηγείται με την προσθήκη νερού:

(CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O → 2

Η ιδιότητα του καμένου γύψου να σκληραίνει χρησιμοποιείται στην πράξη. Για παράδειγμα, αλάβαστρο αναμεμειγμένο με ασβέστη, άμμο και νερό χρησιμοποιείται ως σοβάς. Ο καθαρός αλάβαστρος χρησιμοποιείται για την κατασκευή καλλιτεχνικών αντικειμένων και στην ιατρική χρησιμοποιείται για την εφαρμογή γύψινων εκμαγείων.

Εάν ο φυσικός γύψος CaSO 4 ∙ 2H 2 O θερμανθεί σε υψηλότερη θερμοκρασία, τότε όλο το νερό απελευθερώνεται:

CaSO 4 ∙ 2H 2 O → CaSO 4 + 2H 2 O

Ο προκύπτων άνυδρος γύψος CaSO 4 δεν είναι πλέον σε θέση να προσθέσει νερό, και ως εκ τούτου ονομάστηκε νεκρός γύψος.

Σκληρότητα νερού και τρόποι εξάλειψής της.

Όλοι γνωρίζουν ότι το σαπούνι αφρίζει καλά στο νερό της βροχής (μαλακό νερό), αλλά στο νερό της πηγής συνήθως αφρίζει άσχημα (σκληρό νερό). Η ανάλυση του σκληρού νερού δείχνει ότι περιέχει σημαντικές ποσότητες διαλυτών αλάτων ασβεστίου και μαγνησίου. Αυτά τα άλατα σχηματίζουν αδιάλυτες ενώσεις με το σαπούνι. Αυτό το νερό είναι ακατάλληλο για την ψύξη κινητήρων εσωτερικής καύσης και την τροφοδοσία ατμολεβήτων, καθώς όταν θερμαίνεται το σκληρό νερό, σχηματίζονται άλατα στα τοιχώματα των συστημάτων ψύξης. Η ζυγαριά δεν μεταφέρει καλά τη θερμότητα. Ως εκ τούτου, είναι δυνατή η υπερθέρμανση των κινητήρων και των ατμολέβητων, επιπλέον, η φθορά τους επιταχύνεται.

Τι είδη σκληρότητας υπάρχουν;

Η ανθρακική, ή προσωρινή, σκληρότητα προκαλείται από την παρουσία διττανθρακικών ασβεστίου και μαγνησίου. Μπορεί να εξαλειφθεί με τους εξής τρόπους:

1) βράσιμο:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

Mg(HCO 3) 2 → MgCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

2) η δράση του γάλακτος λάιμ ή της σόδας:

Ca(OH) 2 + Ca(HCO 3) 2 → 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O

Ca(HCO 3) 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + 2 NaHCO 3

Ca 2+ + 2 HCO 3 - + 2 Na + + CO 3 2- → CaCO 3 ↓ + 2 Na + + 2HCO 3 -

Ca 2+ + CO 3 2- → CaCO 3 ↓

Η μη ανθρακική ή μόνιμη σκληρότητα οφείλεται στην παρουσία θειικών αλάτων και χλωριδίων του ασβεστίου και του μαγνησίου.

Αποβάλλεται με τη δράση της σόδας:

CaSO 4 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

MgSO 4 + Na 2 CO 3 → MgCO 3 ↓ + Na 2 SO 4

Mg 2+ + SO 4 2- + 2Na + + CO 3 2- → MgCO 3 ↓ + 2Na + + SO 4 2-

Mg 2+ + CO 3 2- → MgCO 3 ↓

Η ανθρακική και η μη ανθρακική σκληρότητα αθροίζονται στη συνολική σκληρότητα του νερού.

IV. Εμπέδωση γνώσεων (5 λεπτά)

1. Με βάση τον περιοδικό πίνακα και τη θεωρία της ατομικής δομής, εξηγήστε ποιες είναι οι κοινές ιδιότητες του μαγνησίου και του ασβεστίου. Να γράψετε εξισώσεις για τις αντίστοιχες αντιδράσεις.

2. Ποια μέταλλα περιέχουν ασβέστιο και πώς χρησιμοποιούνται;

3. Εξηγήστε πώς να διακρίνετε ένα φυσικό ορυκτό από ένα άλλο.

V. Εργασία για το σπίτι (3 λεπτά)

Απαντήστε στις ερωτήσεις και συμπληρώστε τις ασκήσεις 1–15, § 48,49, λύστε τις ασκήσεις 1–4, σελ. 132–133.

Έτσι ακριβώς μοιάζει ένα σχέδιο μαθήματος στο σχολείο με θέμα «Το ασβέστιο και οι ενώσεις του».

Με βάση τα παραπάνω, είναι προφανής η ανάγκη πλήρωσης του μαθήματος της σχολικής χημείας με περιβαλλοντικό περιεχόμενο. Τα αποτελέσματα της εργασίας που έγινε θα παρουσιαστούν στο τρίτο κεφάλαιο.

εφάπαξ) – 0,01%. 4 Περιεχόμενα Εισαγωγή ..................................................... .................................................... .......... ...................4 Κεφάλαιο 1. Διαθεματικές συνδέσεις στο μάθημα του σχολικού μαθήματος της χημείας με το παράδειγμα του άνθρακα και οι ενώσεις του.......................................................... ...................... .........5 1.1 Χρήση διεπιστημονικών συνδέσεων για την ανάπτυξη μαθητών...

Δραστηριότητα. Η αναζήτηση μεθόδων και μορφών διδασκαλίας που συμβάλλουν στην ανάπτυξη μιας δημιουργικής προσωπικότητας οδήγησε στην εμφάνιση κάποιων συγκεκριμένων μεθόδων διδασκαλίας, μία από τις οποίες είναι οι μέθοδοι παιχνιδιού. Η εφαρμογή μεθόδων διδασκαλίας παιχνιδιών στη μελέτη της χημείας σε συμμόρφωση με διδακτικά και ψυχολογικά-παιδαγωγικά χαρακτηριστικά αυξάνει το επίπεδο κατάρτισης των μαθητών. Η λέξη "παιχνίδι" στα ρωσικά...

Και απαιτήσεις υγιεινής). συμμόρφωση της εκπαιδευτικής και σωματικής δραστηριότητας με τις ηλικιακές δυνατότητες του παιδιού · απαραίτητη, επαρκής και ορθολογικά οργανωμένη λειτουργία κινητήρα. Με την εκπαιδευτική τεχνολογία που προστατεύει την υγεία (Petrov) κατανοεί ένα σύστημα που δημιουργεί τις μέγιστες δυνατές συνθήκες για τη διατήρηση, την ενίσχυση και την ανάπτυξη πνευματικών, συναισθηματικών, διανοητικών, ...

Η ηλεκτρόλυση είναι μια αντίδραση οξειδοαναγωγής που συμβαίνει στα ηλεκτρόδια όταν ένα άμεσο ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω ενός διαλύματος τήγματος ή ηλεκτρολύτη.

Η κάθοδος είναι αναγωγικός παράγοντας και δίνει ηλεκτρόνια στα κατιόντα.

Η άνοδος είναι οξειδωτικός παράγοντας και δέχεται ηλεκτρόνια από ανιόντα.

Σειρά δραστηριότητας κατιόντων:	Na + , Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , Η+ , Cu 2+ , Ag + _____________________________→ Αυξημένη οξειδωτική ικανότητα
Σειρά δραστηριοτήτων ανιόντων:	I - , Br - , Cl - , OH - , NO 3 - , CO 3 2- , SO 4 2- ←__________________________________ Αυξημένη ικανότητα ανάκτησης

Διεργασίες που συμβαίνουν στα ηλεκτρόδια κατά την ηλεκτρόλυση τήγματος

(δεν εξαρτώνται από το υλικό των ηλεκτροδίων και τη φύση των ιόντων).

1. Τα ανιόντα εκκενώνονται στην άνοδο (Είμαι - ; OH-

A m - - m ē → A °; 4 OH - - 4ē → O 2 + 2 H 2 O (διεργασίες οξείδωσης).

2. Τα κατιόντα εκκενώνονται στην κάθοδο ( Me n + , H + ), μετατρέπονται σε ουδέτερα άτομα ή μόρια:

Me n + + n ē → Me ° ; 2 H + + 2ē → H 2 0 (διαδικασίες ανάκτησης).

Διεργασίες που συμβαίνουν στα ηλεκτρόδια κατά την ηλεκτρόλυση των διαλυμάτων

ΚΑΘΟΔΟΣ (-) Δεν εξαρτάται από το υλικό της καθόδου. εξαρτώνται από τη θέση του μετάλλου στη σειρά τάσεων	ΑΝΩΔΙΟ (+) Εξαρτάται από το υλικό της ανόδου και τη φύση των ανιόντων.
	Η άνοδος είναι αδιάλυτη (αδρανής), δηλ. κατασκευασμένα από άνθρακας, γραφίτης, πλατίνα, χρυσός.	Η άνοδος είναι διαλυτή (ενεργή), δηλ. κατασκευασμένα απόCu, Αγ, Zn, Ni, Feκαι άλλα μέταλλα (εκτόςPt, Au)
1.Πρώτα απ' όλα μειώνονται τα μεταλλικά κατιόντα που βρίσκονται στη σειρά τάσεων μετάH 2 : Me n+ +nē → Me°	1. Πρώτα απ 'όλα, τα ανιόντα των οξέων χωρίς οξυγόνο οξειδώνονται (εκτόςφά - ): A m- - mē → A°	Τα ανιόντα δεν οξειδώνονται. Τα μεταλλικά άτομα της ανόδου οξειδώνονται: Me° - nē → Me n+ Άνδρες + κατιόντα μπείτε σε λύση. Η μάζα της ανόδου μειώνεται.
2. Κατιόντα μετάλλων μέσης δραστικότητας, που στέκονται μεταξύ τουςΟ Αλ Και H 2 , αποκαθίστανται ταυτόχρονα με νερό: Me n+ + nē →Me° 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	2. Ανιόντα οξοξέων (ΕΤΣΙ 4 2- , CO 3 2- ,..) Και φά - μην οξειδώνονται, τα μόρια οξειδώνονταιH 2 Ο : 2H 2 O - 4ē → O 2 +4H +
3. Κατιόντα ενεργών μετάλλων απόLi πριν Ο Αλ (συμπεριλαμβανομένου) δεν μειώνονται, αλλά τα μόρια αποκαθίστανταιH 2 Ο : 2 H 2 O + 2ē →H 2 + 2OH -	3. Κατά την ηλεκτρόλυση των αλκαλικών διαλυμάτων οξειδώνονται ιόνταOH- : 4OH - - 4ē → O 2 +2H 2 O
4. Κατά την ηλεκτρόλυση των όξινων διαλυμάτων, τα κατιόντα ανάγονται H+: 2H + + 2ē → H 2 0

ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ ΛΙΩΜΑΤΩΝ

Ασκηση 1. Σχεδιάστε ένα σχήμα για την ηλεκτρόλυση τετηγμένου βρωμιούχου νατρίου. (Αλγόριθμος 1.)

Αλληλουχία	Εκτέλεση Δράσεων
	NaBr → Na + + Br -
	K- (κάθοδος): Na+, A+ (άνοδος): Br -
	K + : Na + + 1ē → Na 0 (ανάκτηση), A + : 2 Br - - 2ē → Br 2 0 (οξείδωση).
	2NaBr = 2Na +Br 2

Εργασία 2. Σχεδιάστε ένα σχήμα για την ηλεκτρόλυση τετηγμένου υδροξειδίου του νατρίου. (Αλγόριθμος 2.)

Αλληλουχία	Εκτέλεση Δράσεων
	NaOH → Na + + OH -
2. Δείξτε την κίνηση των ιόντων στα αντίστοιχα ηλεκτρόδια	K- (κάθοδος): Na+, A + (άνοδος): OH -.
3.Σχεδιάστε διαγράμματα διεργασιών οξείδωσης και αναγωγής	K - : Na + + 1ē → Na 0 (ανάκτηση), A + : 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2 (οξείδωση).
4. Δημιουργήστε μια εξίσωση για την ηλεκτρόλυση λιωμένου αλκαλίου	4NaOH = 4Na + 2H 2 O + O 2

Εργασία 3.Σχεδιάστε ένα σχήμα για την ηλεκτρόλυση τετηγμένου θειικού νατρίου. (Αλγόριθμος 3.)

Αλληλουχία	Εκτέλεση Δράσεων
1. Δημιουργήστε μια εξίσωση για τη διάσταση του αλατιού	Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
2. Δείξτε την κίνηση των ιόντων στα αντίστοιχα ηλεκτρόδια	Κ- (κάθοδος): Na+ A+ (άνοδος): SO 4 2-
	K - : Na + + 1ē → Na 0 , A + : 2SO 4 2- - 4ē → 2SO 3 + O 2
4. Δημιουργήστε μια εξίσωση για την ηλεκτρόλυση του τηγμένου αλατιού	2Na 2 SO 4 = 4Na + 2SO 3 + O 2

ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ

Ασκηση 1.Σχεδιάστε ένα σχήμα για την ηλεκτρόλυση υδατικού διαλύματος χλωριούχου νατρίου χρησιμοποιώντας αδρανή ηλεκτρόδια. (Αλγόριθμος 1.)

Αλληλουχία	Εκτέλεση Δράσεων
1. Δημιουργήστε μια εξίσωση για τη διάσταση του αλατιού	NaCl → Na + + Cl -
	Τα ιόντα νατρίου στο διάλυμα δεν μειώνονται, επομένως το νερό μειώνεται. Τα ιόντα χλωρίου οξειδώνονται.
3.Σχεδιάστε διαγράμματα των διεργασιών αναγωγής και οξείδωσης	K - : 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - A + : 2Cl - - 2ē → Cl 2
	2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH

Εργασία 2.Σχεδιάστε ένα σχήμα για την ηλεκτρόλυση υδατικού διαλύματος θειικού χαλκού ( II ) χρησιμοποιώντας αδρανή ηλεκτρόδια. (Αλγόριθμος 2.)

Αλληλουχία	Εκτέλεση Δράσεων
1. Δημιουργήστε μια εξίσωση για τη διάσταση του αλατιού	CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-
2. Επιλέξτε τα ιόντα που θα εκφορτιστούν στα ηλεκτρόδια	Τα ιόντα χαλκού ανάγεται στην κάθοδο. Στην άνοδο σε ένα υδατικό διάλυμα, τα θειικά ιόντα δεν οξειδώνονται, επομένως το νερό οξειδώνεται.
3.Σχεδιάστε διαγράμματα των διεργασιών αναγωγής και οξείδωσης	K - : Cu 2+ + 2ē → Cu 0 A + : 2H 2 O - 4ē → O 2 +4H +
4. Δημιουργήστε μια εξίσωση για την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος άλατος	2CuSO 4 +2H 2 O = 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

Εργασία 3.Σχεδιάστε ένα σχήμα για την ηλεκτρόλυση υδατικού διαλύματος υδατικού διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου χρησιμοποιώντας αδρανή ηλεκτρόδια. (Αλγόριθμος 3.)

Αλληλουχία	Εκτέλεση Δράσεων
1. Δημιουργήστε μια εξίσωση για τη διάσταση των αλκαλίων	NaOH → Na + + OH -
2. Επιλέξτε τα ιόντα που θα εκφορτιστούν στα ηλεκτρόδια	Τα ιόντα νατρίου δεν μπορούν να αναχθούν, επομένως το νερό μειώνεται στην κάθοδο. Τα ιόντα υδροξειδίου οξειδώνονται στην άνοδο.
3.Σχεδιάστε διαγράμματα των διεργασιών αναγωγής και οξείδωσης	K - : 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2 OH - A + : 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2
4.Να συντάξετε μια εξίσωση για την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος αλκαλίων	2 H 2 O = 2 H 2 + O 2 , δηλ. Η ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος αλκαλίου ανάγεται στην ηλεκτρόλυση νερού.

Θυμάμαι.Κατά την ηλεκτρόλυση οξέων που περιέχουν οξυγόνο (H 2 SO 4, κ.λπ.), βάσεις (NaOH, Ca (OH) 2, κ.λπ.) , άλατα ενεργών μετάλλων και οξέα που περιέχουν οξυγόνο(K 2 SO 4, κ.λπ.) Η ηλεκτρόλυση του νερού συμβαίνει στα ηλεκτρόδια: 2 H 2 O = 2 H 2 + O 2

Εργασία 4.Σχεδιάστε ένα σχήμα για την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος νιτρικού αργύρου χρησιμοποιώντας μια άνοδο από άργυρο, δηλ. η άνοδος είναι διαλυτή. (Αλγόριθμος 4.)

Αλληλουχία	Εκτέλεση Δράσεων
1. Δημιουργήστε μια εξίσωση για τη διάσταση του αλατιού	AgNO 3 → Ag + + NO 3 -
2. Επιλέξτε τα ιόντα που θα εκφορτιστούν στα ηλεκτρόδια	Τα ιόντα αργύρου μειώνονται στην κάθοδο και η άνοδος αργύρου διαλύεται.
3.Σχεδιάστε διαγράμματα των διεργασιών αναγωγής και οξείδωσης	Κ - : Ag + + 1ē→ Ag 0 ; A+: Ag 0 - 1ē→ Ag +
4. Δημιουργήστε μια εξίσωση για την ηλεκτρόλυση ενός υδατικού διαλύματος άλατος	Ag + + Ag 0 = Ag 0 + Ag + Η ηλεκτρόλυση καταλήγει στη μεταφορά αργύρου από την άνοδο στην κάθοδο.

Διάλεξε την σωστή επιλογή.

91. Από ένα μείγμα κατιόντων: Ag + , Cu 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ τα ακόλουθα κατιόντα θα αναχθούν πρώτα:

92. Για την επίστρωση μετάλλου με νικέλιο, η ηλεκτρόλυση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας:

93. Κατά την ηλεκτρόλυση ενός διαλύματος χλωριούχου νατρίου, το περιβάλλον του διαλύματος στην κάθοδο είναι:

1. ουδέτερος

   αλκαλική

94. Το ασβέστιο μπορεί να ληφθεί από το χλωριούχο ασβέστιο με:

1) ηλεκτρόλυση διαλύματος

2) ηλεκτρόλυση του τήγματος

3) μείωση του υδρογόνου

4) θερμική αποσύνθεση.

95. Κατά την ηλεκτρόλυση ενός διαλύματος χλωριούχου χαλκού (άνοδος χαλκού), τα ακόλουθα θα οξειδωθούν στην άνοδο:

2) οξυγόνο

3) υδρογόνο

96. Κατά την ηλεκτρόλυση ενός διαλύματος ανθρακικού νατρίου με ηλεκτρόδια γραφίτη στην άνοδο, συμβαίνουν τα εξής:

1) απελευθέρωση CO 2

2) απελευθέρωση οξυγόνου

3) εξέλιξη υδρογόνου

4) καθίζηση νατρίου.

Μέρος Β

Δώστε ολοκληρωμένες λύσεις στις εργασίες.

1. Δημιουργήστε έναν ηλεκτρονικό τύπο για τα άτομα σιδήρου, υποδείξτε γραφικά τα ηλεκτρόνια σθένους σε κανονικές και διεγερμένες καταστάσεις. Ποιες καταστάσεις οξείδωσης μπορεί να παρουσιάσει ένα άτομο σιδήρου; Δώστε παραδείγματα οξειδίων και υδροξειδίων του σιδήρου στις αντίστοιχες καταστάσεις οξείδωσης, υποδείξτε τη φύση τους.

kJ/mol y y y (-285,84)

θερμότητα σχηματισμού αμμωνίας (Ν 0 αρ.(N.H. 3 )) είναι ίσο με:

92,15 kJ/mol;

92,15 kJ/mol;

46,76 kJ/mol;

46,76 kJ/mol.

4. Είναι δυνατή η αντίδραση αναγωγής οξειδίου του χαλκού (II) με αλουμίνιο

σολ 0 αρ.. 3CuO + 2Al = Al 2 Ο 3 + 3 Cu

kJ/mol -129,8 -1582

Δωρεάν ενέργεια Gibbs (σολx.r.) ισούται με:

5. Όταν 1 mole ορθοφωσφορικού οξέος αντιδρά με 1 mole υδροξειδίου του νατρίου, σχηματίζεται το εξής:

1) ορθοφωσφορικό νάτριο 3) διόξινο ορθοφωσφορικό νάτριο

2) όξινο φωσφορικό νάτριο 4) φωσφορικό νάτριο

Να γράψετε εξισώσεις μοριακής ιοντικής αντίδρασης. Το άθροισμα όλων των συντελεστών στη βραχεία ιοντική εξίσωση είναι...

6. Το πορτοκαλί μεθυλίου γίνεται κίτρινο όταν καθένα από τα δύο άλατα διαλύεται στο νερό:

1) K 2 S και K 3 PO 4 3) LiCl και FeSO 4

2) KNO 3 και K 3 PO 4 4) CH 3 COOK και K 2 SO 4

Να γράψετε μοριακές ιοντικές εξισώσεις για τις αντιδράσεις υδρόλυσης.

7. Όταν αλληλεπιδρούν υδατικά διαλύματα θειικού αργιλίου και αλάτων ανθρακικού νατρίου, το άθροισμα των συντελεστών στη βραχεία ιοντική εξίσωση είναι ίσο με:

1) 10 2) 12 3) 13 4) 9

Ένα όξινο περιβάλλον σχηματίζεται όταν καθένα από τα δύο άλατα διαλύεται στο νερό:

1) BaCl 2 και AlCl 3 3) CuCl 2 και LiCl

2) K 2 S και K 3 PO 4 4) NH 4 NO 3 και Zn(NO 3) 2

Συνθέστε εξισώσεις μοριακής ιοντικής υδρόλυσης και εξάγετε τη σταθερά υδρόλυσης χρησιμοποιώντας το πρώτο βήμα.

Στην εξίσωση αντίδρασης το διάγραμμα της οποίας είναι:

FeSO 4 + KMnO 4 + H 2 SO 4 Fe 2 (SO 4) 3 + MnSO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O

Το άθροισμα των συντελεστών μπροστά από τους τύπους των αρχικών ουσιών είναι ίσο με:

Δώστε μια ολοκληρωμένη λύση στο πρόβλημα (χρησιμοποιήστε την ιοντοηλεκτρονική μέθοδο).

Καθορίστε τη σωστή σειρά ενεργειών κατά τον προσδιορισμό του τύπου CA υβριδισμού. σε ένα σωματίδιο:

Αγώνας:

Τύπος υβριδισμού C.A. Σωματίδιο

1) sp 2 α) H 2 O

2) sp 3 β) VN 3

3) sp 3 d γ) SCl 6

4) sp 3 d 2 g) CO

Χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο, θεωρήστε εκείνα τα σωματίδια στα οποία το C.A. σε υβριδισμό sp 3 και sp 3 d.

ΣΕσολ. μι.:Αγ | AgNO 3 | | Fe(ΑΡΙΘ 3 ) 2 | Fe

Υπολογίστε το emf στον αρ.

Δώστε ολοκληρωμένες λύσεις στις εργασίες

Εισαγωγή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ι. Βιβλιογραφία

1.1. Μέθοδοι λήψης και ανακύκλωσης χλωριούχου ασβεστίου 7

1.1.1 Χημικές μέθοδοι 7

1.1.2. Ηλεκτροχημικές μέθοδοι 10

1.2. Παρασκευή σακχαρικών ασβεστίου και χρήση τους ως αναστολείς διάβρωσης 12

1.3 Ηλεκτροχημική σύνθεση αερίου χλωρίου 13

1.4. Σύνθεση διοξειδίου του άνθρακα 16

1.5. Μοτίβα ηλεκτροχημικών διεργασιών σε φυσικά νερά που περιέχουν ιόντα ασβεστίου 17

1,5L. Ηλεκτρόλυση ιαματικών νερών 17

1.5.2. Ηλεκτρόλυση θαλασσινού νερού 20

1.6. Συμπεράσματα από την ανασκόπηση της βιβλιογραφίας 23

ΚΕΦΑΛΑΙΟ II. Πειραματική διαδικασία 24

2.1. Μετρήσεις πόλωσης 24

2.2- Ηλεκτροχημικές συνθέσεις 25

2.3. Μεθοδολογία ανάλυσης και ταυτοποίησης προϊόντων 26

2.4. Μαθηματική επεξεργασία των ληφθέντων αποτελεσμάτων 33

Κεφάλαιο III. Πειραματικά δεδομένα και συζήτηση

3.1. Μοτίβα αντιδράσεων ηλεκτροδίων σε διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου σε διάφορα υλικά ηλεκτροδίων 39

3.1.1. Ανοδική διεργασία - κινητική και μηχανισμός σχηματισμού αερίου χλωρίου κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος χλωριούχου ασβεστίου 39

3.1.2. Διεργασία καθόδου - κινητική σχηματισμού αερίου υδρογόνου κατά την ηλεκτρόλυση διαλύματος χλωριούχου ασβεστίου 45

3.1.3. Προπαρασκευαστικές πτυχές ηλεκτρόλυσης υδατικού διαλύματος χλωριούχου ασβεστίου 48

3.2. Χαρακτηριστικά της εμφάνισης αντιδράσεων ηλεκτροδίων σε υδατικά διαλύματα (CAC12 + ΣΑΚΑΡΟΖΗ) σε διάφορα υλικά ηλεκτροδίων 50

3.2.1. Διεργασία καθόδου 50

3.2.2. Προπαρασκευαστικές πτυχές της ηλεκτροχημικής παραγωγής σακχαρόζης ασβεστίου 58

3.2.3. Μοτίβα αντιδράσεων ηλεκτροδίων στο σύστημα: (CaC12 + σακχαρόζη + Ca(OH)2) 61

3.2.3.1 Ανοδική διεργασία 61

3.2.3.2 Διεργασία καθόδου 62

3.3. Μοτίβα αντιδράσεων ηλεκτροδίων στο σύστημα [CaCl2+NIII3+Ca(III3)2] 65

3.3.1. Ανοδική διαδικασία 65

3.3.2. Διαδικασία καθόδου. 68

3.3.3. Προπαρασκευαστικές πτυχές της ηλεκτροχημικής σύνθεσης νιτρικού ασβεστίου 74

3.3.4. Προπαρασκευαστικές πτυχές της ηλεκτροχημικής παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα 75

3.4 Ηλεκτροχημική παραγωγή οξικού ασβεστίου 78

3.4.1. Χαρακτηριστικά της καθοδικής διαδικασίας στην ηλεκτροσύνθεση οξικού ασβεστίου σε διάφορα υλικά ηλεκτροδίων 79

3.4.2. Προπαρασκευαστικές πτυχές της ηλεκτροσύνθεσης οξικού ασβεστίου 87

Βιβλιογραφία

Εισαγωγή στην εργασία

Συνάφεια του θέματος. Σχεδόν όλα τα φυσικά νερά περιέχουν ενώσεις ασβεστίου σε διάφορες συγκεντρώσεις. Μεγάλες ποσότητες χλωριούχου ασβεστίου σχηματίζονται ως απόβλητα κατά την παραγωγή σόδας, την υδρόλυση χλωριωμένων οργανικών ενώσεων και σε άλλες διαδικασίες παραγωγής.

Οι γνωστές χημικές και ηλεκτροχημικές μέθοδοι για την επεξεργασία του χλωριούχου ασβεστίου έχουν σημαντικά μειονεκτήματα: αποσύνθεση του χλωρίου

Το ασβέστιο σε θερμοκρασία 950-1000 C απαιτεί τη χρήση ειδικών δομικών υλικών και υψηλό ενεργειακό κόστος· κατά την ηλεκτρόλυση διαλυμάτων χλωριούχου ασβεστίου, ένα αδιάλυτο ίζημα εναποτίθεται στην κάθοδο (tCa(OH)2* iCaCI2) και με την πάροδο του χρόνου σταματά η διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος από το σύστημα.

Η επεξεργασία του χλωριούχου ασβεστίου σε πιο πολύτιμα προϊόντα, με τη χρήση του ως νέου τύπου πρώτης ύλης για την παραγωγή υδροχλωρικού οξέος, χλωρίου, χλωροσουλφονικών οξέων και χλωριούχου αργιλίου στην οργανική και φαρμακευτική παραγωγή, αποτελεί επείγον πρόβλημα.

Ιδιαίτερα ελπιδοφόρες για αυτούς τους σκοπούς είναι οι ηλεκτροχημικές μέθοδοι που επιτρέπουν τη σύνθεση χημικών προϊόντων χωρίς τη χρήση αντιδραστηρίων, χρησιμοποιώντας ηλεκτροοξειδωτικές και ηλεκτροαναγωγικές διαδικασίες.

Η επιλογή των ερευνητικών αντικειμένων στην εργασία της διατριβής καθορίστηκε, αφενός, από την αξία των τελικών προϊόντων και, αφετέρου, από τη δυνατότητα χρήσης χλωριούχου ασβεστίου ως πρώτης ύλης, βιομηχανικών αποβλήτων μεγάλης χωρητικότητας, η επεξεργασία των οποίων συμβάλλει στην προστασία του περιβάλλοντος από επιβλαβείς βιομηχανικές εκπομπές.

Σκοπός και στόχοι της μελέτης. Σκοπός της εργασίας ήταν η μελέτη του νόμου
διαστάσεις των αντιδράσεων ηλεκτροδίων και την παραγωγή ασβεστίου
υγρές ενώσεις από υδατικά διαλύματα χλωριούχου ασβεστίου.

Η επίτευξη αυτού του στόχου απαιτούσε την επίλυση των παρακάτω εργασιών:

μελέτη της ανοδικής αντίδρασης της απελευθέρωσης χλωρίου από υδατικά διαλύματα χλωριούχου ασβεστίου σε διάφορα υλικά ηλεκτροδίων.

να καθορίσει την κινητική και τον μηχανισμό των αντιδράσεων ηλεκτροδίων σε υδατικά διαλύματα χλωριούχου ασβεστίου, νιτρικού ασβεστίου, οξικού ασβεστίου και μίγματος χλωριούχου ασβεστίου με σακχαρόζη.

Προσδιορίστε τις βέλτιστες παραμέτρους για την ηλεκτροχημική σύνθεση του ασβεστίου
φάενώσεις που περιέχουν ci: πυκνότητα ρεύματος, συγκεντρώσεις ηλεκτρολυτών,

τρέχουσες εκροές των προϊόντων-στόχων.

Αντικείμενα μελέτης ήταν οι ηλεκτροχημικές διεργασίες, πρωτ
διεισδύει σε διάφορα υλικά ηλεκτροδίων σε υδατικά διαλύματα χλωρίου
ασβέστιο με διάφορα πρόσθετα. Η επιλογή του ερευνητικού αντικειμένου καθορίστηκε με
αφενός η έλλειψη γνώσης και η πολυπλοκότητα των διεργασιών ηλεκτροδίων σε αγώνες
συστήματα υπό αναθεώρηση και, αφετέρου, η δυνατότητα χρήσης απορριμμάτων
SH μεγάλης κλίμακας παραγωγή χλωριούχου ασβεστίου για την απόκτηση πολύτιμων

προϊόντα.

Επιστημονική καινοτομία:

Έχει δημιουργηθεί μια επιστημονική βάση για την τεχνολογία και προηγμένες τεχνολογικές λύσεις για την ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων που περιέχουν ιόντα ασβεστίου.

Τα πρότυπα εμφάνισης ανοδικών και καθοδικών αντιδράσεων σύμφωνα με
ακτινοβολία ενώσεων που περιέχουν ασβέστιο σε διάφορα υλικά ηλεκτροδίων

Πρακτική σημασίαέργα:

Για πρώτη φορά, χρησιμοποιώντας το χλωριούχο ασβέστιο ως πρώτη ύλη, συντέθηκαν πολύτιμες χημικές ενώσεις όπως οξικό ασβέστιο, σακχαρόζη ασβεστίου, νιτρικό ασβέστιο, διοξείδιο του άνθρακα, χλώριο και αέρια υδρογόνου.

Επιδοκιμασίαδουλειά. Τα κύρια αποτελέσματα αναφέρθηκαν και συζητήθηκαν στη συνάντηση XIV για την ηλεκτροχημεία των οργανικών ενώσεων "Νέα της ηλεκτροχημείας των οργανικών ενώσεων" (Novocherkassk, 1998), στο Πανρωσικό επιστημονικό και πρακτικό συνέδριο "Χημεία στην τεχνολογία και την ιατρική" (Makhachkala , 2002), στο Διεθνές Επιστημονικό - Τεχνικό Συνέδριο αφιερωμένο στην 70η επέτειο του Κρατικού Πανεπιστημίου της Αγίας Πετρούπολης για Χαμηλές Θερμοκρασίες και Τεχνολογίες Τροφίμων (Αγία Πετρούπολη, 2001), το Διεθνές Συνέδριο «Σύγχρονα προβλήματα οργανικής χημείας, οικολογίας και βιοτεχνολογία» (Luga, 2001), στα τελικά Πανρωσικά συνέδρια «Οικολογία και ορθολογική χρήση των φυσικών πόρων» (Αγία Πετρούπολη, 2001 και 2002).

Πεδίο και δομή της διατριβής.Η διατριβή αποτελείται από μια εισαγωγή, τρία κεφάλαια, συμπεράσματα και έναν κατάλογο παραπομπών, που περιλαμβάνει 111 τίτλους. Η εργασία παρουσιάζεται σε 100 σελίδες δακτυλόγραφου κειμένου, περιλαμβάνει 36 σχήματα και 6 πίνακες.

Το έργο πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο επιχορήγησης από το Υπουργείο Παιδείας της Ρωσικής Ομοσπονδίας στο πλαίσιο του προγράμματος "Επιστημονική έρευνα της τριτοβάθμιας εκπαίδευσης σε τομείς προτεραιότητας της επιστήμης και της τεχνολογίας", υποπρόγραμμα - "Οικολογία και ορθολογική χρήση των φυσικών πόρων", ενότητα - "Προβλήματα ανθρωπογενών σχηματισμών και χρήση βιομηχανικών και οικιακών απορριμμάτων 2001-2002." .

Παρασκευή σακχαρικών ασβεστίου και χρήση τους ως αναστολείς διάβρωσης

Το χλώριο χρησιμοποιείται σε σημαντικές ποσότητες για την παρασκευή λευκαντικών (υποχλωριώδες ασβέστιο και λευκαντικό). Με την καύση χλωρίου σε ατμόσφαιρα υδρογόνου, λαμβάνεται καθαρό υδροχλώριο. Τα αντίστοιχα χλωρίδια χρησιμοποιούνται στην παραγωγή τιτανίου, νιοβίου και πυριτίου. Ο σίδηρος και το χλωριούχο φώσφορο αργίλιο χρησιμοποιούνται επίσης βιομηχανικά.

Πάνω από το 60% του συνόλου του παραγόμενου χλωρίου χρησιμοποιείται για τη σύνθεση οργανοχλωρικών ενώσεων. Οι μεγάλοι καταναλωτές χλωρίου περιλαμβάνουν την παραγωγή τετραχλωράνθρακα, χλωροφορμίου, μεθυλενοχλωριδίου, διχλωροαιθανίου, χλωριούχου βινυλίου και χλωροβενζολίου. Σημαντικές ποσότητες χλωρίου καταναλώνονται στη σύνθεση γλυκερόλης και αιθυλενογλυκόλης με τη χρήση μεθόδων χλωρίου, καθώς και στη σύνθεση δισουλφιδίου του άνθρακα.

Για την απολύμανση του νερού, το διοξείδιο του χλωρίου, που λαμβάνεται μέσω της ηλεκτρόλυσης ενός διαλύματος χλωριούχου νατρίου, είναι πιο ελπιδοφόρο.

Σύμφωνα με προκαταρκτικές εκτιμήσεις, η παραγωγή χλωρίου το 1987 στις Ηνωμένες Πολιτείες ανήλθε σε 10,4 εκατομμύρια τόνους. Το κόστος 1 τόνου χλωρίου είναι $195. Το χλώριο λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση διαλύματος NaCl. Οι θεωρητικές βάσεις και τα σχέδια των βιομηχανικών ηλεκτρολυτών περιγράφονται στη μονογραφία.

Η γνώση της τεχνολογίας ηλεκτρόλυσης άλμης NaCl με χρήση μεμβρανών ανταλλαγής ιόντων καθιστά δυνατή τη μείωση (σε σύγκριση με την ηλεκτρόλυση διαφράγματος ή υδραργύρου) του κόστους εξοπλισμού (κατά 15-25%) και του ενεργειακού κόστους (κατά 20-35%). Η κερδοφορία της ηλεκτρόλυσης μεμβράνης συνδέεται με τη δυνατότητα παραγωγής αλκαλίων με συγκέντρωση 40% με κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 200 kWh/t προϊόντος. Οι μεμβράνες διπλής στρώσης επιτρέπουν τη λειτουργία σε πυκνότητες ρεύματος έως και 4 kA/m, γεγονός που εξασφαλίζει αποτελεσματικότερη χρήση φθηνής ηλεκτρικής ενέργειας τη νύχτα. Αυτά τα πλεονεκτήματα αντισταθμίζουν πλήρως το σχετικά υψηλό κόστος των νέων μεμβρανών (500-700 $/m2).

Συζητείται η αποτελεσματικότητα της χρήσης ενεργοποιημένων καθόδων για τη μείωση της υπέρτασης της έκλυσης υδρογόνου. Μια περαιτέρω μείωση της τάσης του στοιχείου μπορεί να επιτευχθεί αυξάνοντας την πίεση λειτουργίας στα 5 bar ενώ ταυτόχρονα αυξάνετε τη θερμοκρασία. Η χρήση οξυγόνου (αέρας), που εκπολώνει την κάθοδο, αντικαθιστώντας τη διαδικασία έκλυσης υδρογόνου με τη διαδικασία μείωσης του οξυγόνου, μειώνει το ενεργειακό κόστος σε 1600 kWh/t αλκαλίου (αν δεν ληφθεί υπόψη η χαμένη ενεργειακή ένταση του υδρογόνου) . Μια εναλλακτική οδός είναι η ηλεκτροοξείδωση του υδρογόνου σε μια κυψέλη καυσίμου.

Περιγράφονται τα πειράματα της εταιρείας Hoechst με ηλεκτρολύτη μεμβράνης χλωρίου με επιφάνεια μεμβράνης 0,1 m2. Διαπιστώθηκε ότι η απόδοση ρεύματος, η οποία μειώνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης αλκαλίων, φτάνει στο ελάχιστο σε συγκέντρωση 30% και στη συνέχεια αυξάνεται σε συγκέντρωση 34%, μετά την οποία πέφτει ξανά. Εξετάζονται διάφοροι μηχανισμοί για την υλοποίηση της διαδικασίας της μεμβράνης και την επιλογή των ιδιοτήτων της μεμβράνης και τους λόγους γήρανσής τους. Έχει αποδειχθεί ότι μόνο με χαμηλό κόστος ατμού το κόστος ενέργειας στην ηλεκτρόλυση μεμβράνης μπορεί να προσεγγίσει αυτό της μεθόδου υδραργύρου.

Η εργασία πραγματοποίησε μια συστηματική μελέτη της διαδικασίας ηλεκτρόλυσης διαλυμάτων χλωριδίων αλκαλίων και μετάλλων αλκαλικών γαιών χωρίς διάφραγμα. Έχει αποδειχθεί ότι οι διαφορές στην πορεία της ανοδικής διεργασίας, ανάλογα με τη φύση του κατιόντος του αρχικού ηλεκτρολύτη, οφείλονται σε διαφορετικές διαλυτότητες των προϊόντων ηλεκτρόλυσης, κυρίως στη διαλυτότητα των υδροξειδίων των αντίστοιχων μετάλλων.

Σε έναν ηλεκτρολύτη με μεμβράνη χλωρίου, τουλάχιστον στη μία πλευρά της μεμβράνης υπάρχει ένα πορώδες στρώμα διαπερατό από αέρια και υγρά που δεν έχει δραστηριότητα ηλεκτροδίου. Στους θαλάμους καθόδου και ανόδου, η πίεση διατηρείται κατά προτίμηση στα 15 kgf/cm2, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μείωση της τάσης ηλεκτρόλυσης. Η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί στην ηλεκτρόλυση νερού και υδροχλωρικού οξέος.

Η εργασία εξετάζει ένα μοντέλο της διαδικασίας παραγωγής αερίου χλωρίου σε έναν ηλεκτρολύτη χωρίς ροή.

Ηλεκτρόλυση ιαματικών νερών

Πρόσφατα, το υποχλωριώδες νάτριο ή ασβέστιο έχει χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό και ιδιαίτερα την εξουδετέρωση του νερού. Το αυξημένο ενδιαφέρον για τον υποχλωριώδες άλας οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στις μεγάλες δυνατότητες χρήσης του. Η χρήση υποχλωριώδους που λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση του θαλασσινού νερού για την επεξεργασία των λυμάτων είναι περιβαλλοντικά ορθή.

Η ηλεκτροχημική μέθοδος παραγωγής υποχλωριωδών διαλυμάτων με ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων επιτραπέζιου αλατιού ή φυσικών νερών καθιστά δυνατή την οργάνωση αυτής της παραγωγής απευθείας στους χώρους κατανάλωσης των διαλυμάτων και δεν υπάρχει ανάγκη για μακροχρόνια αποθήκευση υποχλωριωδών διαλυμάτων.

Επί του παρόντος, έχουν χρησιμοποιηθεί δύο μέθοδοι ηλεκτροχημικής παραγωγής ενός απολυμαντικού: ηλεκτρόλυση συμπυκνωμένων διαλυμάτων χλωριούχου νατρίου που ακολουθείται από ανάμιξη με επεξεργασμένο νερό και άμεση ηλεκτρόλυση απολυμανμένου νερού. Η διαδικασία ηλεκτρόλυσης, τόσο στη μία όσο και στην άλλη περίπτωση, εξαρτάται από την πυκνότητα ρεύματος στα ηλεκτρόδια, τη συγκέντρωση χλωριούχου νατρίου, το pH, τη θερμοκρασία και τη φύση της κίνησης του ηλεκτρολύτη, το υλικό των ηλεκτροδίων και την παθητικοποίησή τους, όπως καθώς και η μέθοδος παροχής ρεύματος στα ηλεκτρόδια.

Μελετήθηκε η διαδικασία ηλεκτροχημικής σύνθεσης υποχλωριώδους νατρίου σε ηλεκτρολύτη μεμβράνης με ηλεκτρόδιο ORTA και ανόργανη κεραμική μεμβράνη με βάση 2x0g. Μελετήθηκε η επίδραση της πυκνότητας ρεύματος, η συγκέντρωση του διαλύματος χλωριούχου νατρίου, ο ρυθμός παροχής του διαλύματος χλωριούχου νατρίου, ο ρυθμός παροχής διαλυμάτων στους θαλάμους ηλεκτροδίων. Έχει αποδειχθεί ότι, υπό βέλτιστες συνθήκες, η τρέχουσα απόδοση του υποχλωριώδους νατρίου είναι 77% με ειδική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 2,4 kWh/kg και χλωριούχου νατρίου 3,1 kg/kg. Η ικανότητα διάβρωσης της ανόδου προσδιορίστηκε υπό πειραματικές συνθήκες.

Προτείνεται μέθοδος και συσκευή παρακολούθησης ενώσεων που περιέχουν χλώριο κατά την επεξεργασία του νερού, που προορίζεται κυρίως για την απολύμανση του νερού στις πισίνες. Η παραγωγή ενός απολυμαντικού διαλύματος υποχλωριώδους νατρίου πραγματοποιείται με την ηλεκτρολυτική μέθοδο και θεωρείται ότι το νερό της πισίνας περιέχει επαρκή ποσότητα χλωριούχων. Το νερό κυκλοφορεί σε κλειστό κύκλωμα, στο εξωτερικό μέρος του οποίου υπάρχει ηλεκτρόλυση, καθώς και φίλτρο για τον καθαρισμό του νερού.

Για την απολύμανση του πόσιμου νερού, οι συντάκτες του διπλώματος ευρεσιτεχνίας προτείνουν την κατασκευή ενός μίνι ηλεκτρολύτη στην πλευρική επιφάνεια του αγωγού, στον οποίο το υποχλωριώδες άλας παράγεται ηλεκτροχημικά από ένα αραιό διάλυμα που περιέχει χλώριο.

Μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά της ηλεκτρόλυσης ενός αραιού (0,89%) διαλύματος χλωριούχου νατρίου υπό συνθήκες ροής. Έχει διαπιστωθεί ότι η αύξηση του ρυθμού ροής οδηγεί σε απότομη μείωση της απόδοσης χλωρικού και μπορεί να αυξήσει σημαντικά την παραγωγικότητα και τη σταθερότητα του ηλεκτρολύτη. Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτεύχθηκαν σε έναν ηλεκτρολύτη με ηλεκτρόδια τιτανίου επικαλυμμένα με διάσπαρτη πλατίνα με συντελεστή τραχύτητας τουλάχιστον 200, με περιοδική καθοδική ενεργοποίηση των ανοδίων.

Έχει μελετηθεί η ηλεκτροχημική διαδικασία σύνθεσης υποχλωριώδους νατρίου υπό πίεση. Η ηλεκτρόλυση πραγματοποιείται σε αυτόκλειστο από κράμα τιτανίου, ενισχυμένο εσωτερικά με φθοροπλαστικό με ανάδευση. Το αέριο υδρογόνο που σχηματίζεται κατά την καθοδική αντίδραση συσσωρεύεται στο σύστημα, αυξάνοντας την πίεσή του. Οι μελέτες έγιναν υπό πίεση 100-150 atm. Λόγω του γεγονότος ότι το διάλυμα βρίσκεται υπό υψηλή πίεση, η διαλυτότητα του χλωρίου αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε υψηλότερες τρέχουσες αποδόσεις υποχλωριώδους νατρίου. Το διοξείδιο του ρουθηνίου με βάση το τιτάνιο, ο γραφίτης και η πλατίνα χρησιμοποιήθηκαν ως υλικά καθόδου και το τιτάνιο χρησίμευε ως κάθοδος.

Η χρήση υποχλωριώδους νατρίου, που λαμβάνεται με ηλεκτρόλυση φυσικών υδάτων, αναφέρεται για τον καθαρισμό του νερού από το πεδίο Makhachkala-Ternair από τη φαινόλη.

Το θαλασσινό νερό έχει υψηλή ανοργανοποίηση. Η ανοργανοποίηση του θαλασσινού νερού γενικά είναι 3,5% ή 35.000 ppm. «1. Από αυτά, μόνο δύο συστατικά (χλωρίδια και νάτριο) υπάρχουν σε ποσότητες άνω του 1%, ενώ η συγκέντρωση των άλλων δύο: θειικό και μαγνήσιο είναι περίπου OD%· το ασβέστιο, το κάλιο, το διττανθρακικό και το βρώμιο αποτελούν περίπου 0,001%.Τα υπόλοιπα στοιχεία υπάρχουν σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις.

Σύμφωνα με την αναλογία των επιμέρους αλάτων προς το άθροισμά τους, η αλατότητα των υδάτων της Κασπίας Θάλασσας διαφέρει από την ωκεάνια και τη Μαύρη Θάλασσα. Τα νερά της Κασπίας Θάλασσας είναι σχετικά φτωχά, σε σύγκριση με τα ωκεάνια, σε ιόντα Na και SG και πλούσια σε ιόντα Ca και SO4.Η μέση αλατότητα των υδάτων της Κασπίας Θάλασσας είναι 12,8-12,85%, κυμαινόμενη από 3% στο το στόμιο του Βόλγα στο 20% στον κόλπο Balkhan.Το χειμώνα, η αλατότητα των υδάτων του Βόρειου Καυκάσου είναι υψηλή, γεγονός που εξηγείται από το σχηματισμό πάγου και την ασθενή εισροή των νερών του Βόλγα.

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται αύξηση της ροής αλάτων στη θάλασσα, η οποία συνδέεται με αύξηση της ιοντικής ροής των ποταμών.

Η μεγαλύτερη ποσότητα αιωρούμενων σωματιδίων που υπάρχουν στα θαλάσσια νερά περιέχουν τα ίδια μέταλλα με τα γύρω πετρώματα (καολινίτης, τάλκης, χαλαζίας, άστριος κ.λπ.). Πίνακας 1.1. Παρουσιάζεται η κύρια σύνθεση του νερού της Κασπίας Θάλασσας.

Ηλεκτροχημικές συνθέσεις

Η ανάλυση των ενώσεων που περιέχουν χλώριο πραγματοποιήθηκε με τις ακόλουθες μεθόδους: Προσδιορισμός HC με τη μέθοδο Pontius. 10 ml ηλεκτρολύτη (ρΗ = 8) με την προσθήκη μικρής ποσότητας αμύλου τιτλοδοτήθηκαν με διάλυμα OD ιωδιούχου καλίου. Ορισμός του SG. Φέρτε 1 ml ηλεκτρολύτη στα 100 ml με απεσταγμένο νερό. Ογκομετρούμε 10 ml δείγματος με διάλυμα νιτρικού αργύρου 0,1 Ν παρουσία μερικών σταγόνων CH3COOH + K2ClO4.

Προσδιορισμός C1CV. Προσθέστε 25 ml άλατος Mohr σε 10 ml δείγματος. Ζεσταίνουμε μέχρι να εμφανιστούν φυσαλίδες και κρυώνουμε απότομα. Προσθέστε 5 ml μείγματος Reinhart και ογκομετρήστε με διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου 0,1 N μέχρι να εμφανιστεί ένα ροζ χρώμα.

Ορισμός ΣΥ/. Προσθέστε 10 ml κορεσμένου διαλύματος χλωριούχου καλίου σε 10 ml ηλεκτρολύτη. Εάν δεν σχηματιστεί ίζημα, τότε δεν υπάρχουν CO/s στο σύστημα. Προσδιορισμός της ποσότητας απελευθερωμένου χλωρίου Το αέριο χλώριο που σχηματίζεται κατά την ηλεκτρόλυση διέρχεται μέσω ενός διαλύματος ιωδιούχου καλίου και το απελευθερωμένο ιώδιο τιτλοδοτείται με θειοθειικό νάτριο ορισμένης συγκέντρωσης. Το χλώριο προσδιορίζεται με την ιωδομετρική τιτρομετρική μέθοδο.

Αντιδραστήρια: θειοθειικό νάτριο - διάλυμα 0,005 N; KI - διάλυμα 10%. μίγμα οξικού ρυθμιστικού διαλύματος. Παρασκευάζεται με ανάμειξη ίσων όγκων 1 Ν διαλυμάτων CH3COONa και CH3COOH. φρεσκοπαρασκευασμένο διάλυμα αμύλου - διάλυμα 1%.

Πρόοδος αποφασιστικότητας. Μεταφέρετε με σιφώνιο 100 ml νερού βρύσης σε κωνική φιάλη των 250 ml, προσθέστε 5 ml διαλύματος KI 10%, 5 ml ρυθμιστικού διαλύματος οξικού και 1 ml διαλύματος αμύλου. Ογκολογήστε το δείγμα με διάλυμα θειοθειικού νατρίου 0,005 N μέχρι να εξαφανιστεί το μπλε χρώμα του διαλύματος.

Για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε ασβέστιο στα νερά, χρησιμοποιείται η τριλομετρική μέθοδος, η οποία καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό 0,1 mg Ca ή περισσότερο σε ένα δείγμα. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη χρήση του Trilon B παρουσία του δείκτη mu-rexide. Η ουσία της μεθόδου είναι ότι τα ιόντα Ca2+ σε ένα αλκαλικό μέσο σχηματίζουν μια σύνθετη ένωση με μουρεξείδιο, η οποία καταστρέφεται κατά τη διάρκεια της τιτλοδότησης με Trilon B ως αποτέλεσμα του σχηματισμού ενός πιο σταθερού συμπλεγματικού νατρίου. Μουρεξείδιο (άλας αμμωνίου του πορφυρού οξέος σε pH 12 αλληλεπιδρά με ιόντα Ca, σχηματίζοντας ροζ ενώσεις.

Το μουρεξείδιο δεν αντιδρά με ιόντα Mg, αλλά εάν το τελευταίο στο υπό μελέτη νερό είναι περισσότερο από 30 mg/l, θα σχηματιστεί ένα ίζημα Mg(OH)2, που απορροφά τον δείκτη στην επιφάνειά του, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη σταθεροποίηση του σημείο ισοδυναμίας. Στη συνέχεια το διάλυμα δοκιμής θα πρέπει να αραιωθεί 5-6 φορές για να μειωθεί η συγκέντρωση μαγνησίου.

Αντιδραστήρια: Trilon B - διάλυμα 0,05 N. Η ακριβής κανονικότητα διαπιστώνεται χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο διάλυμα 0,05 N MgS04 ή παρασκευασμένο από το fix-sanal. NaOH - διάλυμα 10%. murexide - ξηρό μείγμα (1 μέρος μουρεξειδίου και 99 μέρη NaCl).

Η πρόοδος της ανάλυσης. Μεταφέρετε με σιφώνιο 100 ml από το προς δοκιμή νερό σε μια κωνική φιάλη των 250 ml, προσθέστε 5 ml διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 10% και προσθέστε λίγο ξηρό μείγμα δείκτη. Το διάλυμα γίνεται κόκκινο. Το δείγμα τιτλοδοτείται με Trilon B με έντονη ανάδευση μέχρι να εμφανιστεί ένα πορφυρό χρώμα, το οποίο είναι σταθερό για 3-5 λεπτά. Με περαιτέρω προσθήκη Trilon B, το χρώμα δεν αλλάζει. Ένα τιτλοδοτημένο δείγμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως «μάρτυρας», αλλά θα πρέπει να θυμόμαστε ότι ένα τιτλοδοτημένο δείγμα διατηρεί σταθερό χρώμα για σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Επομένως, είναι απαραίτητο να προετοιμάσετε έναν νέο «μάρτυρα» εάν παρατηρηθεί αλλαγή στο χρώμα του προηγουμένως προετοιμασμένου.

Διαδικασία καθόδου - κινητική σχηματισμού αερίου υδρογόνου κατά την ηλεκτρόλυση ενός διαλύματος χλωριούχου ασβεστίου

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η πλατίνα είναι ένα ακριβό υλικό ηλεκτροδίων, η διαδικασία απελευθέρωσης χλωρίου μελετήθηκε χρησιμοποιώντας ένα φθηνότερο υλικό - τον γραφίτη. Σύκο. Το σχήμα 3.3 δείχνει τις καμπύλες ανοδικού ρεύματος-τάσης σε γραφίτη σε υδατικά διαλύματα χλωριούχου ασβεστίου σε συγκέντρωση 0,1 - 2,0 M. Όπως στην περίπτωση ηλεκτροδίου πλατίνας, με αύξηση της συγκέντρωσης χλωριούχου ασβεστίου, το δυναμικό απελευθέρωσης χλωρίου μετατοπίζεται στην ανοδική πλευρά κατά μέσο όρο 250 - 300 mV.

Από τις καμπύλες ρεύματος-τάσης απελευθέρωσης χλωρίου που παρουσιάζονται παραπάνω σε υλικά ηλεκτροδίων από πλατίνα, γραφίτη και ORTA, προκύπτει ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης χλωριούχου ασβεστίου, η διαδικασία της μοριακής απελευθέρωσης χλωρίου διευκολύνεται λόγω της μείωσης του συστατικού διάχυσης της διεργασίας .

Για να συγκρίνετε τις κινητικές παραμέτρους της απελευθέρωσης χλωρίου στο Σχ. Το Σχήμα 3.4 δείχνει τις αντίστοιχες εξαρτήσεις Tafel της υπέρτασης (n) από τον λογάριθμο της πυκνότητας ρεύματος (lg ι) σε πλατίνα, ηλεκτρόδια γραφίτη και ORTA.

Οι αντίστοιχες ευθύγραμμες εξισώσεις, μετά τον υπολογισμό των συντελεστών a και b, μπορούν να παρουσιαστούν με την ακόλουθη μορφή: Χρησιμοποιώντας τους υπολογισμένους συντελεστές a και b, βρέθηκαν τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας - ρεύμα ανταλλαγής i0 και συντελεστής μεταφοράς a

Οι παράμετροι για τον ηλεκτροχημικό διαχωρισμό του χλωρίου από ένα διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου 2Μ δίνονται παρακάτω:

Στο Σχ. 3.5. Για συγκριτική ανάλυση, παρουσιάζονται καμπύλες ανοδικού ρεύματος-τάσης για πλατίνα, γραφίτη και ORTA σε διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου 2Μ. Όπως φαίνεται από το σχήμα, το χλώριο απελευθερώνεται από ένα διάλυμα χλωριούχου ασβεστίου στα χαμηλότερα δυναμικά στην άνοδο ORTA και η καμπύλη ρεύματος-τάσης στον γραφίτη μετατοπίζεται κατά 250 - 300 mV σε σχέση με την καμπύλη ORTA στην ανοδική πλευρά. Επομένως, είναι προφανές ότι είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείται το ORTA ως υλικό ανόδου στην ηλεκτρόλυση υδατικών διαλυμάτων χλωριούχου ασβεστίου. Στον γραφίτη, η κατανάλωση ενέργειας θα είναι υψηλότερη και ο τελευταίος είναι κατώτερος σε αντοχή σε σχέση με το ORTA, ειδικά σε υψηλά ανοδικά φορτία.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι το κόστος ενέργειας κατά την ηλεκτρόλυση εξαρτάται επίσης από την κινητική της καθοδικής διαδικασίας, μελετήσαμε τα μοτίβα της εξέλιξης του υδρογόνου από υδατικά διαλύματα χλωριούχου ασβεστίου σε διάφορα υλικά ηλεκτροδίων.

Στο Σχ. 3.6. Παρουσιάζονται καμπύλες ρεύματος-τάσης καθοδικής έκλυσης υδρογόνου από διαλύματα χλωριούχου ασβεστίου με συγκέντρωση 0,5 - 2,0 M σε ηλεκτρόδιο πλατίνας. Η ανάλυση των καμπυλών ρεύματος-τάσης δείχνει ότι με την αύξηση της συγκέντρωσης του χλωριούχου ασβεστίου, η υπέρταση της έκλυσης υδρογόνου αυξάνεται (κατά 30-40 mV). Μια πιθανή εξήγηση μπορεί να είναι ο σχηματισμός ενός ελάχιστα διαλυτού ιζήματος αλάτων ασβεστίου, θωρακίζοντας την επιφάνεια του ηλεκτροδίου πλατίνας και η ποσότητα του οποίου αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων Ca+. Από αυτή την άποψη, υπάρχει μια αξιοσημείωτη αύξηση της τάσης στον ηλεκτρολύτη, που σημειώθηκε νωρίτερα στην εργασία κατά την ηλεκτροχημική παραγωγή υποχλωριώδους ασβεστίου.

Οι καμπύλες ρεύματος-τάσης καθόδου που λαμβάνονται σε πιο προσιτά υλικά ηλεκτροδίων για πρακτική ηλεκτρόλυση - γραφίτης, χάλυβας, χαλκός και τιτάνιο - παρουσιάζονται στα Σχήματα 3.7 και 3.8. Οι καμπύλες ρεύματος-τάσης δείχνουν ότι παρατηρείται χαμηλή υπέρταση έκλυσης υδρογόνου μετά την πλατίνα στο ηλεκτρόδιο γραφίτη (Εικ. 3.7, καμπύλη 2); ενώ η ηλεκτροαναγωγή ιόντων υδρογόνου στην κάθοδο τιτανίου (Εικ. 3.8, καμπύλη 2) συμβαίνει με την υψηλότερη υπέρταση. Αυτή η συμπεριφορά είναι χαρακτηριστική για μέταλλα που είναι επικαλυμμένα με οξείδια φάσης στην περιοχή των δυνατοτήτων έκλυσης υδρογόνου και έχουν ανασταλτική επίδραση στη διαδικασία. Επομένως, το καταλληλότερο υλικό καθόδου για ηλεκτρόλυση διαλύματος χλωριούχου ασβεστίου είναι ο γραφίτης.

Φυσικοχημικές ιδιότητες του ηλεκτρολύτη

Το σημείο τήξης του χλωριούχου ασβεστίου είναι 774°. Σε ορισμένες περιπτώσεις, χλωριούχο κάλιο (σημείο τήξης 768°) και μερικές φορές χλωριούχο νάτριο (σημείο τήξης 800°) προστίθενται στον ηλεκτρολύτη.
Το διάγραμμα συντήξεως του συστήματος CaCl2-KCl μελετήθηκε από τον O. Menge. Η ένωση CaCl2 KCl σχηματίζεται στο σύστημα και υπάρχουν δύο ευτηκτικές, σε 75 mol.% CaCl2 με σημείο τήξης 634° και σε 25 mol.% CaCl2 με σημείο τήξης 587°.
Το σύστημα CaCl2-NaCl δίνει ευτηκτική σε 53 mol% CaCl2 με σημείο τήξης περίπου 494°.
Το διάγραμμα κατάστασης του συστήματος CaCl2-KCl-NaCl μελετήθηκε από τον K. Scholich. Σε αυτό, στις 508°, σχηματίζεται ευτηκτική με σύνθεση 52% CaCl2, 41% NaCl, 7% KCL.
Ο ηλεκτρολύτης που προτείνουν οι Ruff και Plato περιέχει 85,8% CaCl2 και 14,2% CaF2 και λιώνει στους 660° Η πυκνότητα του χλωριούχου ασβεστίου, σύμφωνα με τον Arndt, εκφράζεται με την εξίσωση: d = 2,03-0,00040 (t° - 850°)
Σύμφωνα με τον V.P. Borzakovsky, η πυκνότητα του CaCl2 στους 800° είναι 2.049. στους 900° 2.001, στους 1000° 1.953 Οι προσθήκες χλωριούχου καλίου ή χλωριούχου νατρίου μειώνουν την πυκνότητα του τήγματος Ωστόσο, ακόμη και με σημαντικές προσθήκες χλωριούχων μετάλλων αλκαλίων, η διαφορά στις πυκνότητες του τήγματος και του μεταλλικού ασβεστίου είναι ακόμα επαρκής για μέταλλο για να επιπλέει εύκολα στην επιφάνεια του ηλεκτρολύτη
Η τιμή του ιξώδους και της επιφανειακής τάσης του χλωριούχου ασβεστίου στο όριο με την αέρια φάση, σύμφωνα με το V.P. Borzakovsky δίνονται παρακάτω

Οι προσθήκες χλωριούχου καλίου και χλωριούχου νατρίου στο χλωριούχο ασβέστιο μειώνουν το ιξώδες του τήγματος και αυξάνουν την επιφανειακή τάση στο όριο με την αέρια φάση
Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του χλωριούχου ασβεστίου είναι, σύμφωνα με τον Borzakovsky: σε 800° 2,02 ohm-1/cm3, σε 900° 2,33 ohm-1/cm3. Μια τιμή κοντά σε αυτά τα δεδομένα λήφθηκε από τον Sandonini. Προσθήκες έως 25% (mol.) χλωριούχου καλίου ή έως 55% (mol.) χλωριούχου νατρίου μειώνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Η περαιτέρω αύξηση των πρόσθετων αυξάνει την ηλεκτρική αγωγιμότητα του τήγματος
Η τάση ατμών του χλωριούχου ασβεστίου είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή των KCl, NaCl, MgCl2. Το σημείο βρασμού του χλωριούχου ασβεστίου είναι περίπου 1900°. Η ολική τάση ατμών σε ένα μίγμα χλωριούχου ασβεστίου με τα υποδεικνυόμενα χλωριούχα άλατα μελετήθηκε από τους V.A. Ilyichev και K.D. Muzhzhalev.
Τάση αποσύνθεσης χλωριούχου ασβεστίου (v), μετρημένη με Combi και Devato από e.m.f. πόλωση στο εύρος θερμοκρασίας 700-1000°, που εκφράζεται από τον τύπο

E = 3,38 - 1,4*10v-3 (t°-700°)

Παρακάτω είναι μια σύγκριση των τάσεων αποσύνθεσης πολλών αλάτων χλωρίου σε θερμοκρασία 800°.

Στην πράξη, με έξοδο ρεύματος 60-85%, το αντίστροφο EMF στο λουτρό είναι 2,8-3,2 V. Ο Drossbach επισημαίνει ότι το αντίστροφο π.χ. που παρατηρείται κατά την ηλεκτρόλυση. δ.σ. απαντά ο ε.μ.φ. κύτταρα

Ca/CaCl/CaCl2/Cl2.

Η τάση αποσύνθεσης των αλάτων μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας Ho, δεδομένου ότι οι συντελεστές θερμοκρασίας μεταβολής της τάσης αποσύνθεσης για διαφορετικά άλατα είναι διαφορετικοί, η αλληλουχία διαχωρισμού ενός συγκεκριμένου μετάλλου από ένα μείγμα αλάτων μπορεί να αλλάξει με τη θερμοκρασία. Στις θερμοκρασίες ηλεκτρόλυσης χλωριούχου ασβεστίου, είναι δυνατή η εκκένωση ιόντων μαγνησίου και νατρίου. Επομένως, ο ηλεκτρολύτης του λουτρού ασβεστίου πρέπει να είναι απαλλαγμένος από ακαθαρσίες αυτών των αλάτων

Ηλεκτρόλυση με κάθοδο αφής

Βασική θεωρία

Κατά την ηλεκτρόλυση του τηγμένου χλωριούχου ασβεστίου, το ασβέστιο που απελευθερώνεται στην κάθοδο, όπως στην παραγωγή μαγνησίου ή νατρίου, είναι πολύ ελαφρύτερο από τον ηλεκτρολύτη και επομένως επιπλέει στην επιφάνεια του λουτρού. Ωστόσο, δεν είναι δυνατό να ληφθεί ασβέστιο σε υγρή μορφή με τον ίδιο τρόπο όπως το μαγνήσιο. Το μαγνήσιο διαλύεται ελαφρώς στον ηλεκτρολύτη και προστατεύεται από ένα φιλμ ηλεκτρολύτη που συγκρατείται στην επιφάνεια του μετάλλου. Το μαγνήσιο που επιπλέει στην επιφάνεια του ηλεκτρολύτη αφαιρείται περιοδικά. Το ασβέστιο είναι πολύ πιο ενεργό από το μαγνήσιο και δεν προστατεύεται από ένα φιλμ ηλεκτρολυτών. Η διαλυτότητά του στον ηλεκτρολύτη είναι υψηλή· σύμφωνα με την έρευνα του Lorenz, το 13% του μετάλλου διαλύεται σε χλωριούχο ασβέστιο. Όταν διαλυθεί, σχηματίζεται υποχλωρίδιο CaCl, το οποίο, αντιδρώντας με το χλώριο, μετατρέπεται σε CaCl2. Υπό την επίδραση του οξυγόνου και της ατμοσφαιρικής υγρασίας, τα υποχλωρίδια σχηματίζουν ένα εναιώρημα οξειδίου του ασβεστίου στο τήγμα. Εάν το λιωμένο ασβέστιο αφεθεί να παραμείνει σε επαφή με τον ηλεκτρολύτη, τότε, λόγω της κυκλοφορίας του τελευταίου, το ασβέστιο θα μεταφερθεί στην περιοχή του χλωρίου της ανόδου και τελικά θα μετατραπεί σε χλωριούχο ασβέστιο. Εκτός από τη διάλυση στον ηλεκτρολύτη, το ασβέστιο, που βρίσκεται στην επιφάνεια του λουτρού, αντιδρά ενεργά με τα αέρια που το περιβάλλουν.
Όταν το ασβέστιο απελευθερώνεται κάτω από το σημείο τήξης του, σχηματίζεται ένα σπογγώδες δενδριτικό μέταλλο, διαποτισμένο από αλάτι, με μεγάλη επιφάνεια οξείδωσης. Το λιώσιμο τέτοιου μετάλλου είναι πολύ δύσκολο. Επομένως, μέταλλο ασβεστίου με αποδεκτή έξοδο ρεύματος μπορεί να ληφθεί μόνο με τη μέθοδο Rathenau και Süter - ηλεκτρόλυση με κάθοδο αφής. Η ουσία της μεθόδου είναι ότι η κάθοδος αρχικά αγγίζει τον τετηγμένο ηλεκτρολύτη. Στο σημείο επαφής, σχηματίζεται μια υγρή σταγόνα μετάλλου που βρέχει καλά την κάθοδο, η οποία, όταν η κάθοδος ανυψωθεί αργά και ομοιόμορφα, αφαιρείται από το τήγμα μαζί της και στερεοποιείται. Σε αυτή την περίπτωση, η στερεοποιημένη σταγόνα καλύπτεται με ένα στερεό φιλμ ηλεκτρολύτη, το οποίο προστατεύει το μέταλλο από την οξείδωση και τη νιτρίωση. Ανυψώνοντας συνεχώς και προσεκτικά την κάθοδο, το ασβέστιο έλκεται σε ράβδους.
Οι συνθήκες για ηλεκτρόλυση με κάθοδο αφής σε ηλεκτρολύτη χλωριούχου ασβεστίου και φθορίου μελετήθηκαν περαιτέρω και βελτιώθηκαν από τον Goodwin, ο οποίος ανέπτυξε μια συσκευή για εργαστηριακά πειράματα, τον Frery, ο οποίος έδωσε προσοχή σε πρακτικές τεχνικές στην ηλεκτρόλυση, ο Brace, ο οποίος κατασκεύασε ένα 200 A μπάνιο και άλλα.
Στη Ρωσία, αυτή η μέθοδος μελετήθηκε και βελτιώθηκε σε λουτρά με ρεύμα από 100 έως 600 A (Z.V. Vasiliev, V.P. Mashovets, B.V. Popov και A.Yu. Taits, V.M. Guskov και M.T. Kovalenko , A.Yu. Taits and M.I. Pavlov, Yu.V. Baymakov).
Μία από τις προϋποθέσεις για την επίτευξη ικανοποιητικής απόδοσης ρεύματος είναι η χρήση υψηλής πυκνότητας ρεύματος στην κάθοδο. Αυτό είναι απαραίτητο ώστε η ποσότητα μετάλλου που απελευθερώνεται ανά μονάδα χρόνου να υπερβαίνει σημαντικά τη διάλυσή του. Ανάλογα με την επιφάνεια εργασίας της καθόδου, την ισχύ του ηλεκτρολύτη και άλλους παράγοντες, η πυκνότητα ρεύματος καθόδου επιλέγεται εντός της περιοχής 50-250 A/cm2. Για την κανονική πορεία της διαδικασίας, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ο ακριβής έλεγχος της ανόδου της καθόδου. Η πολύ γρήγορη άνοδος της καθόδου προκαλεί τον διαχωρισμό και τη διάλυση μιας υγρής σταγόνας μετάλλου στον ηλεκτρολύτη. Με μια αργή άνοδο, το ασβέστιο υπερθερμαίνεται και λιώνει μακριά από τη ράβδο. Ο διαχωρισμός μετάλλων μπορεί επίσης να προκληθεί από υπερθέρμανση του ηλεκτρολύτη. Η διάλυση του ασβεστίου στον ηλεκτρολύτη με το σχηματισμό υποχλωριούχου ασβεστίου και οξειδίου του ασβεστίου προκαλεί πάχυνση του ηλεκτρολύτη και σχηματισμό αφρού, ο οποίος διαταράσσει την κανονική λειτουργία του λουτρού. Όταν το μπάνιο είναι κρύο, το μέταλλο στην κάθοδο αναπτύσσεται με τη μορφή δενδριτών.
Η πυκνότητα ρεύματος στην άνοδο επιλέγεται όσο το δυνατόν χαμηλότερη (περίπου 0,7-1,5 A/cm2) προκειμένου να αποφευχθεί το φαινόμενο της ανόδου. Το φαινόμενο της ανόδου εμφανίζεται όταν η πυκνότητα ρεύματος στον γραφίτη φτάσει τα 8 A/cm2 και στην άνοδο άνθρακα τα 5,6 A/cm2. Η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη χλωριούχου ασβεστίου χωρίς πρόσθετα διατηρείται στους 800-810°, αλλά με την προσθήκη άλλων αλάτων μειώνεται. Γύρω από την κάθοδο, λόγω της υψηλής συγκέντρωσης ρεύματος, παρατηρείται ένα χείλος υπερθερμασμένου ηλεκτρολύτη, με θερμοκρασία 820-850 °. Λόγω της ανάγκης διατήρησης της θερμοκρασίας του ηλεκτρολύτη κοντά στο σημείο τήξης του ασβεστίου (851°), τα πρόσθετα για τη μείωση του σημείου τήξης του ηλεκτρολύτη δεν είναι σημαντικά, αλλά ο ρόλος τους είναι θετικός στη μείωση της διαλυτότητας του ασβεστίου στον ηλεκτρολύτη .
Ο ηλεκτρολύτης που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι όσο το δυνατόν αφυδατωμένος και απαλλαγμένος από επιβλαβείς ακαθαρσίες. Η υγρασία που περιέχεται στον ηλεκτρολύτη αποσυντίθεται με την απελευθέρωση υδρογόνου στην κάθοδο, το οποίο, σε συνδυασμό με το ασβέστιο, σχηματίζει υδρίδιο του ασβεστίου, το οποίο συνοδεύεται από αύξηση της θερμοκρασίας στην κάθοδο. Επιπλέον, η υγρασία προάγει το σχηματισμό αφρού στον ηλεκτρολύτη. Όλα αυτά διαταράσσουν την κανονική πορεία της ηλεκτρόλυσης. Μια άλλη επιβλαβής ακαθαρσία στον ηλεκτρολύτη είναι το πυρίτιο, το οποίο, ακόμη και σε μικρές ποσότητες, προκαλεί τη διάλυση του ασβεστίου στον ηλεκτρολύτη. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται υποχλωρίδιο και ο ηλεκτρολύτης πυκνώνει, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον διαχωρισμό του ασβεστίου στην κάθοδο. Οι ακαθαρσίες μαγνησίου και νατρίου είναι ανεπιθύμητες, καθώς, που απελευθερώνονται κατά την ηλεκτρόλυση, συγχωνεύονται με ασβέστιο, μειώνοντας το σημείο τήξης του μετάλλου της καθόδου και καθιστώντας δύσκολη την εξαγωγή τους.

Πρακτική ηλεκτρόλυσης

Η βιομηχανική παραγωγή ασβεστίου με ηλεκτρόλυση με κάθοδο αφής ξεκίνησε πριν από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο στη Γερμανία (Bitterfeld) και στη Γαλλία (Jarry). Οι Montel και Hardy υποδεικνύουν ότι η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κυμαινόταν από 30.000-50.000 kWh ανά 1 g μετάλλου, ανάλογα με το μέγεθος του ηλεκτρολύτη, τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του και τη διάρκεια της εκστρατείας ηλεκτρόλυσης.Η κατανάλωση χλωριούχου ασβεστίου ήταν 4,5 kg ανά 1 kg μετάλλου.

Ο θάλαμος εργασίας ενός γερμανικού λουτρού (Εικ. 2) έχει οκταγωνικό σχήμα με διάμετρο 400 mm και ύψος 350 mm. Είναι επενδεδυμένο με μπλοκ άνθρακα που χρησιμεύουν ως άνοδος. Ο χώρος μεταξύ των μπλοκ και του περιβλήματος του μπάνιου είναι επενδεδυμένος και γεμάτος με θερμομόνωση. Πάνω από τον θάλαμο εργασίας του λουτρού στερεώνεται μια σιδερένια κάθοδος με διάμετρο 60 mm, η οποία κινείται στην κατακόρυφη και στην οριζόντια κατεύθυνση για να ρυθμίζει την τάση στο λουτρό. Η ψύξη αέρα παρέχεται στην κάθοδο και ο αέρας, μαζί με τα αέρια ανόδου, απομακρύνεται μέσω ενός καναλιού που είναι διατεταγμένο στο τοίχωμα του λουτρού. Η χωρητικότητα μπάνιου είναι 40 λίτρα ανά 90 κιλά τήγματος. Σύνθεση ηλεκτρολυτών,%: 35,46 Ca, 63 Cl, 0,35 CaO, 0,03 SiO2 (μέγ.), 0,04 Fe2O3+Al2O3 (μέγ.). Επιπλέον, 1-1,5 kg χλωριούχου καλίου προστίθεται στο λουτρό και μερικές φορές δίνεται μια μικρή προσθήκη φθοριούχου άλατος. Θερμοκρασία ηλεκτρολύτη 800-820°, πυκνότητα ρεύματος καθόδου 50-100 A/cm2, ανοδική 1-1,5 A/cm2, ρεύμα μπάνιου 900-2000 A, τάση 20-25 V. Η ισχύς ρεύματος παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις σε διαφορετικές εποχές του χρόνου και ανάλογα με την υγρασία του αέρα και είναι κατά μέσο όρο 35-40%. Ωστόσο, το μπάνιο παρέχει από 6 έως 15 κιλά ασβεστίου την ημέρα. Για 1 κιλό ασβέστιο καταναλώνονται περίπου 70 kWh ηλεκτρική ενέργεια και 8 κιλά αλάτι. Ανάλυση ακαθαρσιών σε μέταλλο καθόδου, % (β.): 0,01-0,08 Mg 0,01-0,05 Si, 0,1-0,3 Fe + Al, 0,05-0,07 Mn, 0,008 -0,03 Ν, 0,7-1,6 Cl.
Σύμφωνα με την περιγραφή του Bagley, στις ΗΠΑ (Μίσιγκαν) το 1939, κατασκευάστηκε μια πιλοτική εγκατάσταση τριών λουτρών με τρέχουσα ισχύ 2000 A, η οποία σύντομα διπλασιάστηκε (Εικ. 3). Ο έλεγχος καθόδου ήταν αυτοματοποιημένος, ενώ οι εργασίες περιοδικής προσθήκης ηλεκτρολύτη και αφαίρεσης ράβδων ασβεστίου γίνονταν χειροκίνητα. Στη συνέχεια, παραδόθηκαν νέες σειρές λουτρών για 4000 a, μετά για 5000 a και, τέλος, για 10.000 a.

Οι ράβδοι ασβεστίου που προκύπτουν έχουν διάμετρο από 175 έως 350 mm και μήκος έως 600 mm. Το εξωτερικό της ράβδου καλύπτεται με μια κρούστα ηλεκτρολύτη. Το εσωτερικό μεταλλικό μέρος της ράβδου είναι αρκετά συμπαγές.
Πρέπει ακόμη να σημειωθεί ότι, παρά τα υπάρχοντα τεχνικά επιτεύγματα, η ηλεκτρόλυση με κάθοδο αφής έχει σοβαρά μειονεκτήματα: χαμηλή απόδοση ρεύματος, υψηλή κατανάλωση ενέργειας, χαμηλή εξαγωγή ασβεστίου από πρώτες ύλες, ανάγκη χρήσης ηλεκτρολύτη εντελώς απαλλαγμένου από ακαθαρσίες H2O, Ενώσεις SiO2 κ.λπ., η δυσκολία κατασκευής ενός λουτρού μεγαλύτερης ισχύος κ.λπ. Όλα αυτά ανάγκασαν την τελευταία δεκαετία, όταν η ζήτηση για ασβέστιο αυξήθηκε πολύ, να αναζητήσουμε ουσιαστικά διαφορετικές μεθόδους παραγωγής. Η αναζήτηση δεν ήταν ανεπιτυχής.

Ηλεκτρόλυση υγρής καθόδου και παραγωγή κραμάτων ασβεστίου

Βασική θεωρία

Η λήψη ασβεστίου από μια κάθοδο υγρού μετάλλου εξαλείφει τις κύριες δυσκολίες που συναντώνται στην απομόνωση καθαρού υγρού μετάλλου. Η σύντηξη του ασβεστίου με το μέταλλο της καθόδου που βρίσκεται στο κάτω μέρος του λουτρού κάτω από τον ηλεκτρολύτη εμποδίζει τη διάλυσή του στον ηλεκτρολύτη και τον ανασυνδυασμό του με το χλώριο και καθιστά αδύνατη την οξείδωση του ασβεστίου από τα περιβάλλοντα αέρια. Αυτό εξασφαλίζει υψηλή απόδοση ρεύματος. Η πιθανότητα στενής εγγύτητας των ηλεκτροδίων μεταξύ τους, η απουσία υψηλής πυκνότητας καθοδικού ρεύματος που απαιτείται για την ηλεκτρόλυση με κάθοδο αφής και η αποπόλωση κατά την απελευθέρωση ασβεστίου στην υγρή κάθοδο μπορούν να μειώσουν σημαντικά την τάση στο λουτρό. Η επίτευξη υψηλής απόδοσης εξαρτάται από την επιλογή της καθόδου, την πυκνότητα του ρεύματος της καθόδου, τη θερμοκρασία και άλλες συνθήκες διεργασίας. Το μέταλλο της καθόδου πρέπει να είναι κράμα με ασβέστιο και το μέγεθος της πυκνότητας του ρεύματος της καθόδου πρέπει να αντιστοιχεί στον ρυθμό διάχυσης του ασβεστίου στο κράμα. Επομένως, η ανάδευση του κράματος καθόδου είναι χρήσιμη. Η φύση του διαγράμματος φάσης του ασβεστίου και του μετάλλου καθόδου έχει μεγάλη σημασία. Για παράδειγμα, κατά την ηλεκτρόλυση χλωριούχου ασβεστίου με υγρή κάθοδο μολύβδου, δεν είναι δυνατό να ληφθούν πλούσια κράματα με καλή απόδοση ρεύματος λόγω του γεγονότος ότι κατά τον σχηματισμό του κράματος, η θερμοκρασία τήξης, σύμφωνα με το διάγραμμα φάσεων (Εικ. 4), αυξάνεται απότομα, φτάνοντας το 28% Ca 1106°.

V.M. Guskov και V.F. Ο Fedorov πέτυχε καλή απόδοση ρεύματος (89,3%) με ανάδευση του κράματος Pb-Ca και κορεσμό του με ασβέστιο στο 4,4%. η θερμοκρασία ηλεκτρόλυσης ήταν 800-810°. Καθώς η περιεκτικότητα του κράματος σε ασβέστιο αυξάνεται και η θερμοκρασία αυξάνεται, η απόδοση ρεύματος μειώνεται απότομα.
Πριν η ποσότητα του ασβεστίου στο κράμα φτάσει στο 1-2%, η πυκνότητα του ρεύματος της καθόδου μπορεί να αυξηθεί μόνο στα 2 a/cm2. Με περαιτέρω αύξηση της ποσότητας ασβεστίου στο κράμα, η πυκνότητα ρεύματος πρέπει να μειωθεί. Παρόμοιο μοτίβο καθιέρωσε ο A.F. Ο Αλαμπίσεφ.
Λόγω της διαφορετικής φύσης του διαγράμματος φάσης Ca-Al, οι A. Yu. Taits και A.V. Η ηλεκτρόλυση χλωριούχου ασβεστίου Golynskaya με υγρή κάθοδο αλουμινίου παρήγαγε κράματα που περιείχαν 62% Ca σε θερμοκρασία 840-880° και πυκνότητα καθοδικού ρεύματος 1,5 A/cm2. Για να μην επιπλέει το πλούσιο σε ασβέστιο κράμα, προστέθηκε 15% χλωριούχο κάλιο στο λουτρό, το οποίο μείωσε την πυκνότητα του ηλεκτρολύτη από 2,03 σε 1,84.
Σύμφωνα με το διάγραμμα φάσης Zn-Ca (Εικ. 5), ο ηλεκτρολυτικός διαχωρισμός του ασβεστίου στην κάθοδο ψευδαργύρου, ανεβάζοντας την περιεκτικότητα σε Ca στο κράμα στο 90%, είναι δυνατός σε θερμοκρασίες που δεν υπερβαίνουν τους 720°. Ωστόσο, είναι δύσκολο να ληφθούν πολύ πλούσια κράματα σε μια κάθοδο ψευδαργύρου λόγω της επίπλευσης και της εναιώρησης των σωματιδίων του κράματος.

Η εναπόθεση ασβεστίου στην κάθοδο χαλκού λειτουργεί καλά. Σύμφωνα με το διάγραμμα φάσης Cu-Ca (Εικ. 6), το σημείο τήξης του κράματος βρίσκεται κάτω από 750° όταν περιέχει από 25 έως 70% Ca, το κράμα αυτής της σύνθεσης δεν επιπλέει, η πυκνότητά του ακόμη και με περιεκτικότητα σε Το 60% Ca είναι 4,4 σε ηλεκτρολύτη πυκνότητας 2,2. Η ηλεκτρολυτική παραγωγή κραμάτων ασβεστίου-χαλκού παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον για την παραγωγή καθαρού ασβεστίου. Η μεγάλη διαφορά στην τάση ατμών του χαλκού (σημείο βρασμού 2600°) και του ασβεστίου (σημείο βρασμού 1490°) επιτρέπει την απομόνωση καθαρού ασβεστίου από το κράμα με απόσταξη.

Πρακτική ηλεκτρόλυσης

Στη βιομηχανία, η ηλεκτρόλυση χρησιμοποιείται με καθόδους μολύβδου, ψευδαργύρου και χαλκού. Η παραγωγή κραμάτων μολύβδου με ασβέστιο και βάριο οργανώνεται στις ΗΠΑ στο εργοστάσιο της United Ltd. Κάθε λουτρό είναι ένα σιδερένιο χωνευτήριο τοποθετημένο σε πλινθοδομή, στο οποίο έχει τοποθετηθεί εξωτερική θέρμανση. Περίπου 2 τόνοι χοίρου μολύβδου φορτώνονται στο λουτρό. Ο μόλυβδος καλύπτεται με ένα στρώμα τήγματος καθαρού ασβεστίου και χλωριούχου βαρίου ύψους 75-100 mm. Στο κέντρο του λουτρού, μια άνοδος γραφίτη βυθίζεται με μια συσκευή για το κατέβασμα και την ανύψωση, η κίνηση της οποίας ρυθμίζει τη θερμοκρασία του λουτρού. Σχηματίζεται ένα χτένι στο κάτω μέρος, καθώς και κατά μήκος των τοιχωμάτων του λουτρού, το οποίο αποτρέπει τις απώλειες ρεύματος που είναι πιθανές λόγω της ροής του από την άνοδο στα τοιχώματα του λουτρού, παρακάμπτοντας την υγρή κάθοδο μολύβδου. Το ασβέστιο και το βάριο που απελευθερώνονται κατά την ηλεκτρόλυση απορροφώνται από τηγμένο μόλυβδο. Σημειώνεται ότι η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας μειώνεται λόγω των ανοδικών επιδράσεων, της διάλυσης μετάλλων και του σχηματισμού καρβιδίων ασβεστίου και βαρίου. Η ηλεκτρόλυση διεξάγεται έως ότου ληφθεί ένα κράμα που περιέχει 2% μέταλλα αλκαλικών γαιών (περίπου τρεις ημέρες ηλεκτρόλυσης). Όταν επιτευχθεί η επιθυμητή συγκέντρωση, το ρεύμα διακόπτεται και το κράμα απελευθερώνεται σε μια κουτάλα, από την οποία χύνεται σε ένα γενικό μίξερ.
Στη ΛΔΓ, ένα κράμα ασβεστίου-ψευδαργύρου παρήχθη στο εργοστάσιο IGF.
Το λουτρό (Εικ. 7) αποτελείται από ένα κουτί από χυτοσίδηρο διαστάσεων 2250x700x540 χλστ., τοίχωμα με τούβλα.Η άνοδος είναι έξι λιθόλιθοι με διατομή 200Χ200 χλστ., αναρτημένα σε κοινό άξονα με χειροκίνητη κίνηση για κατέβασμα και άρση. Ο ψευδάργυρος χύνεται στο κάτω μέρος του κουτιού και το κράμα συσσωρεύεται στο λουτρό, από όπου, με περιεκτικότητα 60-65% Ca, αφαιρείται περιοδικά χωρίς να σταματήσει το λουτρό. Το απελευθερωμένο χλώριο αναρροφάται από πάνω μέσω του καπακιού Κάθε λουτρό καταναλώνει ρεύμα 10.000 A σε τάση 25 V. Ο ηλεκτρολύτης είναι ένα κράμα χλωριούχου ασβεστίου με 18% χλωριούχο κάλιο. Θερμοκρασία ηλεκτρόλυσης 750°. Η παραγωγικότητα του λουτρού είναι 4 κιλά ασβεστίου στο κράμα ανά ώρα· το εργοστάσιο παρήγαγε 10 τόνους κράματος το μήνα.
Τα τελευταία χρόνια, η ηλεκτρόλυση του χλωριούχου ασβεστίου με υγρή κάθοδο ασβεστίου-χαλκού, ακολουθούμενη από απόσταξη ασβεστίου από το κράμα, έχει λάβει ευρεία βιομηχανική χρήση.
Ο ηλεκτρολύτης για την παραγωγή κράματος ασβεστίου-χαλκού (Εικ. 8) είναι ένα ορθογώνιο λουτρό από χυτοσίδηρο. Το πλάτος του λουτρού είναι 0,90 μ. και το μήκος 3 μ. Το εξωτερικό του λουτρού είναι επενδυμένο με πυρίμαχα τούβλα και περικλείεται σε μεταλλικό περίβλημα για μηχανική αντοχή.

Η άνοδος είναι ένα πακέτο από ράβδους γραφίτη, οι οποίες συνδέονται σε μια μεταλλική εγκάρσια δοκό. Το ρεύμα τροφοδοτείται στην άνοδο μέσω εύκαμπτων ζυγών που είναι προσαρτημένες στην τραβέρσα. Η άνοδος μπορεί να ανυψωθεί και να χαμηλώσει χρησιμοποιώντας το τιμόνι. Το χλώριο αντλείται μέσω των καπναγωγών που βρίσκονται στο πλάι του λουτρού. Ένα κράμα χαλκού-ασβεστίου χύνεται στον πυθμένα του λουτρού, χρησιμεύοντας ως κάθοδος. Η ισχύς ρεύματος σε έναν τέτοιο ηλεκτρολύτη είναι 15.000 A. Πρόσφατα έχουν δημιουργηθεί ηλεκτρολύτες με υψηλή ένταση ρεύματος. Η τάση στο λουτρό είναι 7-9 V. Η ημερήσια παραγωγικότητα του ηλεκτρολύτη είναι 15.000 και περίπου 300 kg ασβεστίου στο κράμα.
Το τεχνολογικό καθεστώς διασφαλίζεται με την τήρηση των παρακάτω προϋποθέσεων. Θερμοκρασία ηλεκτρολύτη 675°-715°. Η σύνθεση του ηλεκτρολύτη είναι 80-85% χλωριούχο ασβέστιο και 15-20% χλωριούχο κάλιο. Το επίπεδο ηλεκτρολύτη στο λουτρό είναι 20-25 cm, το επίπεδο του κράματος καθόδου είναι 5-20 cm Το κράμα είναι κορεσμένο με ασβέστιο έως 60-65%, Το κράμα επιστροφής μετά την απόσταξη περιέχει περίπου 30% Ca. Η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι 3-5 εκ. Η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη ρυθμίζεται με αλλαγή της διαπολικής απόστασης.
Η πυκνότητα ρεύματος καθόδου είναι 0,4-0,5 a/cm2, η πυκνότητα ανοδικού ρεύματος είναι 1,0-1,2 a/cm2. Υπάρχουν ενδείξεις χρήσης σχεδόν διπλάσιων πυκνοτήτων ρεύματος.
Το λουτρό τροφοδοτείται με μικρές μερίδες στερεού χλωριούχου ασβεστίου (20-30 kg το καθένα). Σε αντίθεση με τους ηλεκτρολύτες με κάθοδο αφής, αυτό το λουτρό μπορεί να τροφοδοτηθεί με μερικώς αφυδατωμένες πρώτες ύλες που περιέχουν έως και 10% υγρασία. Η τελική αφυδάτωση του γίνεται στην επιφάνεια του λουτρού.
Το κράμα αφαιρείται όταν η περιεκτικότητα σε ασβέστιο δεν υπερβαίνει το 65%. Με πιο πλούσιο κράμα υπάρχει κίνδυνος να επιπλεύσει. Αφαιρέστε το κράμα χρησιμοποιώντας μια κουτάλα κενού σε επίπεδο ~ 5 cm στο λουτρό. Αφού στραγγίσετε το πλούσιο κράμα, τοποθετήστε το άπαχο κράμα και το χλωριούχο ασβέστιο στο λουτρό
Στην ηλεκτρόλυση χλωριούχου ασβεστίου με υγρή κάθοδο ασβεστίου-χαλκού, η απόδοση ρεύματος είναι 70-75%. Η ειδική κατανάλωση ενέργειας είναι 15.000 - 18.000 kW/h ανά 1 τόνο ασβεστίου στο κράμα, η κατανάλωση χλωριούχου ασβεστίου είναι 3,5 g και οι άνοδοι γραφίτη είναι 60-70 k ανά 1 g ασβεστίου στο κράμα. Τα λουτρά από χυτοσίδηρο διαρκούν 10-14 μήνες.