الکترولیز مذاب ها و محلول های مواد. تولید الکترولیتی کلسیم و آلیاژهای آن

3. رسید. کلسیم از الکترولیز کلرید مذاب آن به دست می آید.

4. خواص فیزیکی. کلسیم یک فلز سفید نقره ای است، بسیار سبک (ρ \u003d 1.55 گرم در سانتی متر 3)، مانند فلزات قلیایی، اما به طور غیرقابل مقایسه ای سخت تر از آنها و دارای نقطه ذوب بسیار بالاتر، برابر با 851 0 C.

5. خواص شیمیایی. مانند فلزات قلیایی، کلسیم یک عامل احیا کننده قوی است که می توان آن را به صورت شماتیک به شرح زیر نشان داد:

ترکیبات کلسیم آجر شعله را قرمز رنگ می کند. مانند فلزات قلیایی، فلز کلسیم معمولاً در زیر لایه ای از نفت سفید ذخیره می شود.

6. کاربرد. کلسیم فلزی به دلیل فعالیت شیمیایی بالا برای احیای برخی از فلزات نسوز (تیتانیوم، زیرکونیوم و ...) از اکسیدهای آنها استفاده می شود. همچنین از کلسیم در تولید فولاد و چدن استفاده می‌شود تا دومی را از اکسیژن، گوگرد و فسفر خالص کند و برخی آلیاژها به‌ویژه سرب-کلسیم را که برای ساخت بلبرینگ‌ها ضروری است به دست آورد.

7. مهمترین ترکیبات کلسیم به دست آمده در صنعت.

اکسید کلسیم در صنعت از بو دادن سنگ آهک تولید می شود:

CaCO 3 → CaO + CO 2

اکسید کلسیم یک ماده نسوز به رنگ سفید است (در دمای 2570 درجه سانتیگراد ذوب می شود)، دارای خواص شیمیایی ذاتی در اکسیدهای اصلی فلزات فعال است (I، جدول II، ص 88).

واکنش اکسید کلسیم با آب با آزاد شدن مقدار زیادی گرما ادامه می یابد:

CaO + H 2 O ═ Ca (OH) 2 + Q

اکسید کلسیم جزء اصلی آهک زنده و هیدروکسید کلسیم جزء اصلی آهک خشک شده است.

واکنش اکسید کلسیم با آب را آهک کردن می گویند.

اکسید کلسیم عمدتاً برای تولید آهک خشک شده استفاده می شود.

هیدروکسید کلسیم Ca(OH) 2 از اهمیت عملی زیادی برخوردار است. از آن به شکل آهک آب شده، شیر آهک و آب آهک استفاده می شود.

آهک هیدراته یک پودر شل نازک، معمولاً خاکستری رنگ (جزئی از هیدروکسید کلسیم) است که کمی در آب محلول است (1.56 گرم در 1 لیتر آب در دمای 20 0 درجه سانتیگراد حل می شود). در ساخت و ساز از مخلوط خمیری آهک خشک شده با سیمان، آب و ماسه استفاده می شود. به تدریج مخلوط سفت می شود:

Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

شیر آهک سوسپانسیونی (تعلیق) شبیه شیر است. از مخلوط کردن آهک رقیق شده اضافی با آب تشکیل می شود. از شیر آهک برای به دست آوردن سفید کننده، در تولید شکر، تهیه مخلوط های لازم در مبارزه با بیماری های گیاهی، سفید کردن تنه درختان استفاده می شود.

آب آهک محلول شفافی از هیدروکسید کلسیم است که از فیلتر کردن شیر آهک به دست می آید. از آن در آزمایشگاه برای تشخیص مونوکسید کربن (IV) استفاده کنید:

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

با انتقال طولانی مدت مونوکسید کربن (IV)، محلول شفاف می شود:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3) 2

اگر محلول شفاف بی کربنات کلسیم به دست آمده گرم شود، دوباره ابری ایجاد می شود:

فرآیندهای مشابهی نیز در طبیعت رخ می دهد. اگر آب حاوی مونوکسید کربن محلول (IV) باشد و روی سنگ آهک اثر کند، مقداری از کربنات کلسیم به بی کربنات کلسیم محلول تبدیل می شود. در سطح، محلول گرم می شود و کربنات کلسیم دوباره از آن خارج می شود.

* کلر از اهمیت عملی بالایی برخوردار است. از واکنش آهک رانده شده با کلر به دست می آید:

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

ماده موثره سفید کننده، هیپوکلریت کلسیم است. هیپوکلریت ها تحت هیدرولیز قرار می گیرند. این باعث آزاد شدن اسید هیپوکلرو می شود. اسید هیپوکلروس می تواند از نمک خود حتی توسط اسید کربنیک جابجا شود:

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

2 HClO → 2 HCl + O 2

این خاصیت سفید کننده به طور گسترده برای سفید کردن، ضد عفونی و گاز زدایی استفاده می شود.

8. گچ. گچ انواع زیر وجود دارد: طبیعی - CaSO 4 ∙ 2H 2 O، سوخته - (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O، بی آب - CaSO 4.

گچ سوخته (نیمه آبی) یا آلاباستر (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O با حرارت دادن گچ طبیعی تا 150-180 0 C به دست می آید:

2 → (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O

اگر پودر آلاباستر را با آب مخلوط کنید، یک توده پلاستیکی نیمه مایع تشکیل می شود که به سرعت سفت می شود. فرآیند سخت شدن با افزودن آب توضیح داده می شود:

(CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O → 2

از خاصیت سخت شدن گچ سوخته در عمل استفاده می شود. به عنوان مثال از آلاباستر مخلوط با آهک، ماسه و آب به عنوان گچ استفاده می شود. اشیاء هنری از آلاباستر خالص ساخته می شوند و در پزشکی از آن برای بستن باندهای گچی استفاده می شود.

اگر گچ طبیعی CaSO 4 ∙ 2H 2 O در دمای بالاتر گرم شود، تمام آب آزاد می شود:

CaSO 4 ∙ 2H 2 O → CaSO 4 + 2H 2 O

گچ بی آب حاصل از CaSO 4 دیگر قادر به اتصال آب نیست و به همین دلیل به آن گچ مرده می گویند.

سختی آب و راه های رفع آن

همه می دانند که صابون در آب باران (آب نرم) به خوبی کف می کند، در حالی که در آب چشمه معمولا کف می کند (آب سخت). تجزیه و تحلیل آب سخت نشان می دهد که حاوی مقادیر قابل توجهی نمک محلول کلسیم و منیزیم است. این نمک ها با صابون ترکیبات نامحلول تشکیل می دهند. چنین آبی برای خنک کردن موتورهای احتراق داخلی و تامین انرژی دیگ های بخار نامناسب است، زیرا هنگامی که آب سخت گرم می شود، بر روی دیواره های سیستم های خنک کننده رسوب تشکیل می شود. ترازو گرما را به خوبی هدایت نمی کند. بنابراین، گرم شدن بیش از حد موتورها، دیگهای بخار امکان پذیر است، علاوه بر این، سایش آنها تسریع می شود.

انواع سختی چیست؟

سختی کربناته یا موقتی به دلیل وجود بی کربنات های کلسیم و منیزیم است. به روش های زیر قابل رفع است:

1) جوشیدن:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

Mg(HCO 3) 2 → MgCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

2) اثر شیر لیمو یا سودا:

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 ↓

سختی غیر کربناتی یا دائمی به دلیل وجود سولفات ها و کلریدهای کلسیم و منیزیم است.

با عمل سودا از بین می رود:

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 ↓ + 2 Na + + SO 4 2-

Mg 2+ + CO 3 2- → MgCO 3 ↓

سختی کربناته و غیر کربناتی به سختی کل آب می رسد.

IV. تثبیت دانش (5 دقیقه)

1. بر اساس سیستم تناوبی و تئوری ساختار اتم ها، توضیح دهید که منیزیم و کلسیم چه خواص مشترکی دارند. معادلات واکنش های مربوطه را بنویسید.

2. چه مواد معدنی حاوی کلسیم هستند و چگونه مورد استفاده قرار می گیرند؟

3. به ما بگویید چگونه یک کانی طبیعی را از دیگری تشخیص دهیم.

V. تکالیف (3 دقیقه)

به سوالات پاسخ دهید و تمرینات 1-15، § 48،49 را انجام دهید، تمرینات 1-4، ص 132-133 را حل کنید.

این دقیقاً همان چیزی است که طرح درس در مدرسه با موضوع "کلسیم و ترکیبات آن" به نظر می رسد.

با توجه به مطالب گفته شده، بدیهی است که درس شیمی مدرسه باید با محتوای محیطی پر شود. نتایج این کار در فصل سوم ارائه خواهد شد.

یک بار) - 0.01٪. 4 مقدمه مطالب ................................................ ................................................... .. ..........................4 فصل 1. ارتباطات بین رشته ای در درس شیمی مدرسه به عنوان مثال کربن و آن ترکیبات ................................................... .............. .........5 1.1 استفاده از ارتباطات بین رشته ای برای تشکیل دانش آموزان ...

فعالیت. جست‌وجوی روش‌ها و اشکال تدریس که به تربیت شخصیت خلاق کمک می‌کند، منجر به پیدایش برخی روش‌های آموزشی خاص شده است که یکی از آنها روش‌های بازی است. اجرای روش های آموزش بازی در مطالعه شیمی در شرایط انطباق با ویژگی های آموزشی و روانی و تربیتی، سطح آمادگی دانش آموزان را افزایش می دهد. کلمه "بازی" در روسی ...

و الزامات بهداشتی)؛ انطباق فعالیت آموزشی و بدنی با توانایی های سنی کودک؛ حالت موتور لازم، کافی و منطقی سازماندهی شده است. او با فناوری آموزشی صرفه جویی در سلامت (پتروف) سیستمی را درک می کند که حداکثر شرایط ممکن را برای حفظ، تقویت و توسعه روحی، عاطفی، فکری و ... ایجاد می کند.

الکترولیز یک واکنش ردوکس است که در صورت عبور جریان الکتریکی ثابت از محلول مذاب یا الکترولیت روی الکترودها اتفاق می افتد.

کاتد یک عامل احیا کننده است که الکترون ها را به کاتیون ها اهدا می کند.

آند یک اکسید کننده است که الکترون ها را از آنیون ها می پذیرد.

سری فعالیت کاتیونها:	Na +، Mg 2+، Al 3+، Zn 2+، Ni 2+، Sn 2+، Pb 2+، H+ , Cu 2+ , Ag + _____________________________→ تقویت قدرت اکسید کننده
سری فعالیت آنیون:	I - , Br - , Cl - , OH - , NO 3 - , CO 3 2- , SO 4 2- ←__________________________________ افزایش توانایی بازیابی

فرآیندهای روی الکترودها در طول الکترولیز مذاب

(به مواد الکترودها و ماهیت یون ها بستگی ندارد).

1. آنیون ها در آند تخلیه می شوند (صبح - ؛ اوه-

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

2. کاتیون ها در کاتد تخلیه می شوند (من n + ، H + تبدیل شدن به اتم ها یا مولکول های خنثی:

Me n + + n ē → Me ° ; 2 H + + 2ē → H 2 0 (فرایندهای بازیابی).

فرآیندهای روی الکترودها در طول الکترولیز محلول ها

کاتد (-) به مواد کاتد وابسته نباشید. به موقعیت فلز در یک سری تنش بستگی دارد	ANOD (+) به مواد آند و ماهیت آنیون ها بستگی دارد.
	آند نامحلول است (بی اثر)، یعنی. ساخته شده از زغال سنگ، گرافیت، پلاتین، طلا.	آند محلول (فعال) است، یعنی. ساخته شده ازمس, Ag, روی, نی, Feو سایر فلزات (به جزPt, طلا)
1. اول از همه، کاتیون های فلزی بازسازی می شوند، ایستاده در یک سری از ولتاژ پس ازاچ 2 : Me n+ +nē → Me°	1. اول از همه، آنیون های اسیدهای بدون اکسیژن اکسید می شوند (به جزاف - ): A m- - mē → A°	آنیون ها اکسید نمی شوند. اتم های فلز آند اکسید می شوند: Me° - nē → Me n+ Cations Me n + به راه حل بروید جرم آند کاهش می یابد.
2. کاتیون های فلزی با فعالیت متوسط، ایستاده بینال و اچ 2 ، به طور همزمان با آب بازسازی می شوند: Me n+ + nē →Me° 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	2. آنیون اسیدهای اکسو (بنابراین 4 2- , CO 3 2- ،..) و اف - اکسید نمی شوند، مولکول ها اکسید می شونداچ 2 O : 2H 2 O - 4ē → O 2 + 4H +
3.کاتیون های فلزات فعال ازلی قبل از ال (شامل) بازیابی نمی شوند، اما مولکول ها بازسازی می شونداچ 2 O : 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	3. در طول الکترولیز محلول های قلیایی، یون ها اکسید می شونداوه- : 4OH - - 4ē → O 2 + 2H 2 O
4. در جریان الکترولیز محلول های اسیدی، کاتیون ها احیا می شوند H+: 2H + + 2± → H 2 0

الکترولیز مذاب

تمرین 1. نموداری از الکترولیز مذاب برومید سدیم تهیه کنید. (الگوریتم 1.)

ترتیب دهی	انجام اقدامات
	NaBr → Na + + Br -
	K - (کاتد): Na +، A + (آند): Br -
	K + : Na + + 1ē → Na 0 (بهبود)، A +: 2 Br - - 2ē → Br 2 0 (اکسیداسیون).
	2NaBr \u003d 2Na +Br 2

وظیفه 2. نموداری از الکترولیز مذاب هیدروکسید سدیم تهیه کنید. (الگوریتم 2.)

ترتیب دهی	انجام اقدامات
	NaOH → Na + + OH -
2. حرکت یون ها را به الکترودهای مربوطه نشان دهید	K - (کاتد): Na +، A + (آند): OH -.
3. طرح های فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش را ترسیم کنید	K - : Na + + 1ē → Na 0 (بهبود)، A +: 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2 (اکسیداسیون).
4. معادله ای برای الکترولیز مذاب قلیایی بسازید	4NaOH \u003d 4Na + 2H 2 O + O 2

وظیفه 3.نموداری از الکترولیز مذاب سولفات سدیم تهیه کنید. (الگوریتم 3.)

ترتیب دهی	انجام اقدامات
1. معادله تفکیک نمک را بنویسید	Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
2. حرکت یون ها را به الکترودهای مربوطه نشان دهید	K - (کاتد): Na + A + (آند): SO 4 2-
	K -: Na + + 1ē → Na 0، A +: 2SO 4 2- - 4ē → 2SO 3 + O 2
4. معادله ای برای الکترولیز نمک مذاب بسازید	2Na 2 SO 4 \u003d 4Na + 2SO 3 + O 2

محلول الکترولیز

تمرین 1.طرحی برای الکترولیز محلول آبی کلرید سدیم با استفاده از الکترودهای بی اثر ترسیم کنید. (الگوریتم 1.)

ترتیب دهی	انجام اقدامات
1. معادله تفکیک نمک را بنویسید	NaCl → Na + + Cl -
	یون های سدیم موجود در محلول ترمیم نمی شوند، بنابراین آب در حال بازیابی است. یون های کلر اکسید می شوند.
3. نمودارهای فرآیندهای احیا و اکسیداسیون را ترسیم کنید	K -: 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - A +: 2Cl - - 2ē → Cl 2
	2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2 NaOH

وظیفه 2.طرحی برای الکترولیز محلول آبی سولفات مس ترسیم کنید. II ) با استفاده از الکترودهای بی اثر. (الگوریتم 2.)

ترتیب دهی	انجام اقدامات
1. معادله تفکیک نمک را بنویسید	CuSO 4 → Cu 2 + + SO 4 2-
2. یون هایی که در الکترودها تخلیه می شوند را انتخاب کنید	یون های مس در کاتد احیا می شوند. در آند در محلول آبی، یون های سولفات اکسید نمی شوند، بنابراین آب اکسیده می شود.
3. نمودارهای فرآیندهای احیا و اکسیداسیون را ترسیم کنید	K - : Cu 2+ + 2ē → Cu 0 A + : 2H 2 O - 4ē → O 2 + 4H +
4. معادله ای برای الکترولیز محلول نمک آبی بسازید	2CuSO 4 + 2H 2 O \u003d 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

وظیفه 3.طرحی برای الکترولیز محلول آبی محلول آبی هیدروکسید سدیم با استفاده از الکترودهای بی اثر ترسیم کنید. (الگوریتم 3.)

ترتیب دهی	انجام اقدامات
1. معادله ای برای تفکیک قلیایی بسازید	NaOH → Na + + OH -
2. یون هایی که در الکترودها تخلیه می شوند را انتخاب کنید	یون های سدیم را نمی توان کاهش داد، بنابراین آب در کاتد کاهش می یابد. یون های هیدروکسید در آند اکسید می شوند.
3. نمودارهای فرآیندهای احیا و اکسیداسیون را ترسیم کنید	K -: 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2 OH - A +: 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2
4. معادله ای برای الکترولیز محلول آبی قلیایی بسازید	2 H 2 O \u003d 2 H 2 + O 2 ، یعنی الکترولیز محلول آبی قلیایی به الکترولیز آب کاهش می یابد.

یاد آوردن.در الکترولیز اسیدهای حاوی اکسیژن (H 2 SO 4 و غیره)، بازها (NaOH، Ca (OH) 2 و غیره) ، نمک های فلزات فعال و اسیدهای حاوی اکسیژن(K 2 SO 4 و غیره) الکترولیز آب روی الکترودها اتفاق می افتد: 2 H 2 O \u003d 2 H 2 + O 2

وظیفه 4.طرحی برای الکترولیز محلول آبی نیترات نقره با استفاده از آند ساخته شده از نقره ترسیم کنید. آند محلول است (الگوریتم 4.)

ترتیب دهی	انجام اقدامات
1. معادله تفکیک نمک را بنویسید	AgNO 3 → Ag + + NO 3 -
2. یون هایی که در الکترودها تخلیه می شوند را انتخاب کنید	یون های نقره در کاتد کاهش می یابد و آند نقره حل می شود.
3. نمودارهای فرآیندهای احیا و اکسیداسیون را ترسیم کنید	ک-: Ag + + 1ē→ Ag 0 ; A+: Ag 0 - 1ē→ Ag +
4. معادله ای برای الکترولیز محلول نمک آبی بسازید	Ag + + Ag 0 = Ag 0 + Ag + الکترولیز به انتقال نقره از آند به کاتد کاهش می یابد.

گزینه صحیح را انتخاب کنید.

91. از مخلوطی از کاتیون ها: Ag +، Cu 2+، Fe 2+، Zn 2+، کاتیون ها اول از همه بازیابی می شوند:

92. برای پوشاندن فلز با نیکل، الکترولیز با استفاده از موارد زیر انجام می شود:

93. در طول الکترولیز محلول کلرید سدیم، محیط محلول در کاتد:

1. خنثی

   قلیایی

94. کلسیم را می توان از کلرید کلسیم به دست آورد:

1) محلول الکترولیز

2) الکترولیز مذاب

3) کاهش هیدروژن

4) تجزیه حرارتی.

95. در طی الکترولیز محلول کلرید مس (آند مس)، موارد زیر روی آند اکسید می شود:

2) اکسیژن

3) هیدروژن

96. در طی الکترولیز محلول کربنات سدیم با الکترودهای گرافیتی روی آند، موارد زیر رخ می دهد:

1) انتشار CO 2

2) آزاد شدن اکسیژن

3) تکامل هیدروژن

4) بارش سدیم.

قسمت B

راه حل های کامل بدهید.

1. فرمول الکترونیکی اتم های آهن را بسازید، به صورت گرافیکی الکترون های ظرفیت را در حالت عادی و برانگیخته نشان دهید. حالت های اکسیداسیون اتم آهن چیست؟ نمونه هایی از اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن در حالت های اکسیداسیون مربوطه را ذکر کنید، ماهیت آنها را مشخص کنید.

kJ/mol سال و سال f (285.84-)

گرمای تشکیل آمونیاک (اچ 0 آر.(NH 3 )) برابر است با:

92.15 کیلوژول بر مول؛

92.15 کیلوژول بر مول؛

46.76 کیلوژول بر مول؛

46.76 کیلوژول بر مول.

4. واکنش احیا اکسید مس (II) با آلومینیوم امکان پذیر است

جی 0 arr. 3CuO + 2Al = Al 2 O 3 + 3 مس

kJ/mol -129.8 -1582

انرژی آزاد گیبس (جیx.r.) برابر است با:

5. هنگامی که 1 مول اسید فسفریک با 1 مول هیدروکسید سدیم برهمکنش می کند، موارد زیر ایجاد می شود:

1) ارتوفسفات سدیم 3) دی هیدرو ارتوفسفات سدیم

2) سدیم هیدروژن ارتوفسفات 4) سدیم فسفات

معادلات واکنش مولکولی-یونی را بسازید. مجموع تمام ضرایب در معادله یونی کوتاه برابر است با ...

6. متیل اورنج زمانی که هر یک از دو نمک در آب حل می شود زرد می شود:

1) K 2 S و K 3 PO 4 3) LiCl و FeSO 4

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

معادلات مولکولی-یونی برای واکنش های هیدرولیز بسازید.

7. هنگام برهم کنش با محلول های آبی نمک های سولفات آلومینیوم و کربنات سدیم، مجموع ضرایب در معادله یونی مختصر برابر است با:

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

هنگامی که هر یک از این دو نمک در آب حل می شوند، یک محیط اسیدی تشکیل می شود:

1) BaCl 2 و AlCl 3 3) CuCl 2 و LiCl

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

معادلات هیدرولیز مولکولی-یونی را بسازید، ثابت هیدرولیز را برای مرحله اول استخراج کنید.

در معادله واکنش که طرح آن به صورت زیر است:

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

مجموع ضرایب در مقابل فرمول مواد اولیه برابر است با:

راه حل کامل کار را بیان کنید (از روش یونی-الکترونیکی استفاده کنید).

هنگام تعیین نوع هیبریداسیون CA، توالی صحیح اقدامات را تنظیم کنید. در ذره:

ست مسابقه:

نوع هیبریداسیون C.A. ذره

1) sp 2 الف) H 2 O

2) sp 3 ب) VN 3

3) sp 3 d ج) SCl 6

4) sp 3 d 2 د) CO

طبق الگوریتم، آن ذرات را در نظر بگیرید که C.A. در هیبریداسیون sp 3 و sp 3 d.

که درجی. E.: Ag | AgNO 3 | | Fe(NO 3 ) 2 | Fe

EMF را در n.o محاسبه کنید.

راه حل های کامل بدهید

معرفی

فصل اول. مرور ادبیات

1.1. روشهای تولید و دفع کلرید کلسیم 7

1.1.1 روش های شیمیایی 7

1.1.2. روش های الکتروشیمیایی 10

1.2. تهیه قندهای کلسیمی و استفاده از آنها به عنوان بازدارنده خوردگی 12

1.3 سنتز الکتروشیمیایی کلر گازی 13

1.4. سنتز دی اکسید کربن 16

1.5. الگوهای فرآیندهای الکتروشیمیایی در آبهای طبیعی حاوی یون کلسیم 17

1.5 لیتر الکترولیز آبهای حرارتی 17

1.5.2. الکترولیز آب دریا 20

1.6. یافته ها از بررسی ادبیات 23

فصل دوم. روش آزمایشی 24

2.1. اندازه گیری قطبش 24

2.2- سنتزهای الکتروشیمیایی 25

2.3. روشهای تجزیه و تحلیل و شناسایی محصولات 26

2.4. پردازش ریاضی نتایج به دست آمده 33

فصل سوم. داده های تجربی و بحث

3.1. الگوهای سیر واکنش های الکترود در محلول کلرید کلسیم بر روی مواد مختلف الکترود 39

3.1.1. فرآیند آند - سینتیک و مکانیسم تشکیل کلر گازی در طی الکترولیز محلول کلرید کلسیم 39

3.1.2. فرآیند کاتدی - سینتیک تشکیل هیدروژن گازی در طول الکترولیز محلول کلرید کلسیم 45

3.1.3. جنبه های آماده سازی الکترولیز محلول آبی کلرید کلسیم 48

3.2. ویژگی های سیر واکنش های الکترود در محلول های آبی (CAS12 + SUCHAROSE) بر روی مواد مختلف الکترود 50

3.2.1. فرآیند کاتدی 50

3.2.2. جنبه های آماده سازی تولید الکتروشیمیایی ساکارات کلسیم 58

3.2.3. الگوهای سیر واکنش های الکترود در سیستم: (СаС12 + ساکارز + Са(ОН)2) 61

3.2.3.1 فرآیند آند 61

3.2.3.2 فرآیند کاتدی 62

3.3. الگوهای سیر واکنش های الکترود در سیستم [CaCl2+HN33+Ca(N33)2] 65

3.3.1. فرآیند آند 65

3.3.2. فرآیند کاتدی 68

3.3.3. جنبه های آماده سازی سنتز الکتروشیمیایی نیترات کلسیم 74

3.3.4. جنبه های آماده سازی تولید الکتروشیمیایی دی اکسید کربن 75

3.4 آماده سازی الکتروشیمیایی استات کلسیم 78

3.4.1. ویژگی های فرآیند کاتد در الکتروسنتز استات کلسیم بر روی مواد مختلف الکترود 79

3.4.2. جنبه های آماده سازی الکتروسنتز استات کلسیم 87

ادبیات

معرفی کار

مرتبط بودن موضوع تقریبا تمام آب های طبیعی حاوی ترکیبات کلسیم در غلظت های مختلف هستند. مقادیر زیادی کلرید کلسیم به عنوان مواد زائد در طی تولید سودا، هیدرولیز ترکیبات آلی حاوی کلر و سایر فرآیندهای صنعتی تشکیل می شود.

روش های شیمیایی و الکتروشیمیایی شناخته شده برای پردازش کلرید کلسیم دارای معایب قابل توجهی است: تجزیه کلرید.

کلسیم در دمای 950-1000 درجه سانتیگراد به استفاده از مواد ساختاری خاص و هزینه های انرژی بالا نیاز دارد، در حالی که الکترولیز محلول های کلرید کلسیم یک رسوب نامحلول بر روی کاتد رسوب می کند. (tCa(OH)2* UCaCI2) و به مرور زمان عبور جریان الکتریکی از سیستم متوقف می شود.

فرآوری کلرید کلسیم به محصولات با ارزش تر، استفاده از آن به عنوان نوع جدیدی از مواد اولیه برای تولید اسید هیدروکلریک، کلر، اسیدهای کلروسولفونیک و کلرید آلومینیوم در تولیدات آلی و دارویی، یک مشکل فوری است.

به ویژه برای این اهداف، روش‌های الکتروشیمیایی امیدوارکننده هستند که سنتز محصولات شیمیایی را بدون استفاده از معرف‌ها، با استفاده از فرآیندهای الکترواکسیداسیون و کاهش الکتریکی ممکن می‌سازند.

انتخاب موضوعات تحقیق در کار پایان نامه، از یک سو، با ارزش محصولات نهایی، و از سوی دیگر، با امکان استفاده از کلرید کلسیم به عنوان ماده اولیه - زباله های صنعتی با تناژ بالا تعیین شد. ، که پردازش آن به حفاظت از محیط زیست از انتشارات مضر صنعتی کمک می کند.

هدف و اهداف مطالعه. هدف کار مطالعه قانون بود
ابعاد سیر واکنش های الکترود و به دست آوردن کلسیم حاوی
ترکیبات دیگر از محلول های آبی کلرید کلسیم.

دستیابی به این هدف مستلزم حل وظایف زیر است:

بررسی واکنش آندی آزادسازی کلر از محلول های آبی کلرید کلسیم بر روی مواد مختلف الکترود.

ایجاد سینتیک و مکانیسم واکنش های الکترود در محلول های آبی کلرید کلسیم، نیترات کلسیم، استات کلسیم و مخلوطی از کلرید کلسیم با ساکارز.

پارامترهای بهینه سنتز الکتروشیمیایی کلسیم را تعیین کنید
افترکیبات حاوی cy: چگالی جریان، غلظت الکترولیت،

خروجی های فعلی محصولات هدف

موضوعات مورد مطالعه فرآیندهای الکتروشیمیایی، پروتئو بود
کار بر روی مواد مختلف الکترود در محلول های کلرید آبی
مکمل های کلسیم انتخاب موضوع مطالعه تعیین شد، با
از یک طرف، عدم دانش و پیچیدگی فرآیندهای الکترود در مسابقات
سیستم های در دست بررسی و از سوی دیگر امکان استفاده از زباله
دبلیو تولید کلرید کلسیم در مقیاس بزرگ برای به دست آوردن ارزشمند

محصولات

تازگی علمی:

پایه علمی فناوری و راه حل های فن آوری مترقی برای الکترولیز محلول های آبی حاوی یون های کلسیم ایجاد شده است.

قاعده مندی سیر واکنش های آندی و کاتدی با توجه به
تابش ترکیبات حاوی کلسیم بر روی مواد مختلف الکترود

ارزش عملیآثار:

برای اولین بار با استفاده از کلرید کلسیم به عنوان ماده خام، ترکیبات شیمیایی ارزشمندی مانند استات کلسیم، ساکارز کلسیم، نیترات کلسیم، دی اکسید کربن، کلر گازی و هیدروژن سنتز شدند.

موافقت رسمیکار کردن نتایج اصلی در نشست چهاردهم در مورد الکتروشیمی ترکیبات آلی "اخبار الکتروشیمی ترکیبات آلی" (نووچرکاسک، 1998)، در کنفرانس علمی و عملی همه روسی "شیمی در فناوری و پزشکی" (ماخاچکالا) گزارش و مورد بحث قرار گرفت. ، 2002)، در کنفرانس بین المللی علمی - فنی که به هفتادمین سالگرد تاسیس دانشگاه دولتی سنت پترزبورگ در دمای پایین و فناوری های غذایی اختصاص داشت (سن پترزبورگ، 2001)، کنفرانس بین المللی "مشکلات مدرن شیمی آلی، اکولوژی و بیوتکنولوژی" (لوگا، 2001)، در کنفرانس های پایانی روسی "اکولوژی و مدیریت منطقی طبیعت" (سن پترزبورگ، 2001 و 2002).

حجم و ساختار پایان نامه.کار پایان نامه شامل یک مقدمه، سه فصل، نتیجه گیری و فهرست منابع شامل 111 عنوان است. این اثر در 100 صفحه متن تایپ شده، شامل 36 شکل و 6 جدول ارائه شده است.

این کار در چارچوب کمک مالی وزارت آموزش و پرورش فدراسیون روسیه تحت برنامه "تحقیق علمی آموزش عالی در زمینه های اولویت دار علم و فناوری"، زیربرنامه - "اکولوژی و مدیریت منطقی محیط زیست"، بخش - انجام شد. "مشکلات سازندهای فناورانه و استفاده از پسماندهای صنعتی و خانگی 2001-2002." .

تهیه ساکارات های کلسیم و استفاده از آنها به عنوان بازدارنده های خوردگی

برای تهیه سفید کننده ها (هیپوکلریت کلسیم و سفید کننده) از مقادیر قابل توجهی کلر استفاده می شود. با سوزاندن کلر در اتمسفر هیدروژن، هیدروژن کلرید خالص به دست می آید. کلریدهای مربوطه در تولید تیتانیوم، نیوبیم و سیلیکون استفاده می شود. از کلریدهای فسفر آهن و آلومینیوم نیز به صورت صنعتی استفاده می شود.

بیش از 60 درصد کل کلر تولید شده برای سنتز ترکیبات کلر آلی استفاده می شود. مصرف کنندگان بزرگ کلر عبارتند از تولید تتراکلرید کربن، کلروفرم، متیلن کلرید، دی کلرواتان، وینیل کلرید و کلروبنزن. مقادیر قابل توجهی کلر در سنتز گلیسرول و اتیلن گلیکول با روش های کلر و همچنین در سنتز دی سولفید کربن مصرف می شود.

برای ضد عفونی آب، دی اکسید کلر که در فرآیند الکترولیز محلول کلرید سدیم به دست می آید، امیدوارکننده تر است.

بر اساس برآوردهای اولیه، تولید کلر در سال 1987 در آمریکا بالغ بر 10.4 میلیون تن بوده است. هزینه 1 تن کلر 195 دلار است.کلر از الکترولیز محلول NaCl به دست می آید. مبانی نظری و طرح های سلول های الکترولیتی صنعتی در مونوگراف توضیح داده شده است.

تسلط بر فناوری الکترولیز نمک های نمک طعام با استفاده از غشاهای تبادل یونی امکان کاهش (در مقایسه با الکترولیز دیافراگم یا جیوه) هزینه تجهیزات (15-25٪) و هزینه های انرژی (20-35٪) را فراهم می کند. راندمان الکترولیز غشایی با امکان به دست آوردن قلیایی با غلظت 40 درصد با مصرف برق 200 کیلووات ساعت بر تن محصول همراه است. غشاهای دولایه اجازه کار در چگالی جریان تا 4 کیلو آمپر بر متر را می دهند که استفاده کارآمدتر از برق ارزان را در شب تضمین می کند. این مزایا به طور کامل هزینه نسبتاً بالای غشاهای جدید (500-700 دلار در متر مربع) را جبران می کند.

کارایی استفاده از کاتدهای فعال شده، که امکان کاهش ولتاژ بیش از حد تکامل هیدروژن را فراهم می کند، مورد بحث قرار گرفته است. کاهش بیشتر ولتاژ سلول را می توان با افزایش فشار کاری به 5 بار و در عین حال افزایش دما به دست آورد. استفاده از اکسیژن (هوا) که کاتد را دپولاریزه می کند، با جایگزینی فرآیند تکامل هیدروژن با فرآیند کاهش اکسیژن، هزینه برق را به 1600 کیلووات ساعت بر تن قلیایی کاهش می دهد (اگر انرژی از دست رفته را در نظر نگیریم. شدت هیدروژن). یک مسیر جایگزین الکترواکسیداسیون هیدروژن در پیل سوختی است.

آزمایشات شرکت Hoechst با یک الکترولیز غشایی کلر با مساحت غشاء 0.1 متر مربع شرح داده شده است. مشخص شد که راندمان جریان که با افزایش غلظت قلیایی کاهش می‌یابد، در غلظت 30 درصد به حداقل می‌رسد و سپس به غلظت 34 درصد افزایش می‌یابد و پس از آن دوباره سقوط می‌کند. مکانیسم های مختلف فرآیند غشاء و انتخاب خواص غشا و همچنین علل پیری آنها در نظر گرفته شده است. نشان داده شده است که تنها با هزینه کم بخار، هزینه انرژی در الکترولیز غشا می تواند به روش جیوه نزدیک شود.

در این مقاله، مطالعه سیستماتیک فرآیند الکترولیز محلول‌های کلرید فلزات قلیایی و قلیایی خاکی بدون دیافراگم انجام شد. نشان داده شده است که تفاوت در روند فرآیند آندی، بسته به ماهیت کاتیون الکترولیت اولیه، به دلیل حلالیت متفاوت محصولات الکترولیز، عمدتاً حلالیت هیدروکسیدهای فلزات مربوطه است.

در الکترولایزر غشایی کلریدی، حداقل در یک طرف غشا یک لایه متخلخل قابل نفوذ به گاز و مایع وجود دارد که فعالیت الکترودی ندارد. ترجیحاً فشار در محفظه های کاتد و آند تا 15 کیلوگرم بر سانتی متر مربع حفظ می شود که کاهش ولتاژ الکترولیز را ممکن می سازد. این روش را می توان برای الکترولیز آب و اسید هیدروکلریک استفاده کرد.

این مقاله مدلی از فرآیند به دست آوردن کلر گازی در یک الکترولیز بدون جریان را در نظر می گیرد.

الکترولیز آبهای حرارتی

اخیراً هیپوکلریت سدیم یا کلسیم برای تصفیه و به ویژه خنثی کردن آب استفاده شده است. افزایش علاقه به هیپوکلریت تا حد زیادی با امکانات زیاد استفاده از آن مرتبط است. استفاده از هیپوکلریت به دست آمده از الکترولیز آب دریا برای تصفیه فاضلاب از نظر زیست محیطی مناسب است.

روش الکتروشیمیایی برای تولید محلول های هیپوکلریت با الکترولیز محلول های آبی کلرید سدیم یا آب های طبیعی امکان سازماندهی این تولید را به طور مستقیم در محل های مصرف محلول ها فراهم می کند و در عین حال نیاز به ذخیره سازی طولانی مدت محلول های هیپوکلریت را از بین می برد.

در حال حاضر، از دو روش تولید الکتروشیمیایی یک ضد عفونی کننده استفاده می شود: الکترولیز محلول های کلرید سدیم غلیظ به دنبال مخلوط کردن با آب تصفیه شده و الکترولیز مستقیم آب ضد عفونی شده. فرآیند الکترولیز، هم در یک مورد و هم در مورد دیگر، به چگالی جریان روی الکترودها، غلظت کلرید سدیم، pH، دما و ماهیت حرکت الکترولیت، مواد الکترودها و غیرفعال شدن آنها بستگی دارد. و همچنین روش تامین جریان به الکترودها.

فرآیند سنتز الکتروشیمیایی هیپوکلریت سدیم در یک سلول الکترولیتی غشایی با یک الکترود OPTA و یک غشای سرامیکی معدنی بر پایه 2x0g مورد مطالعه قرار گرفته است. تأثیر چگالی جریان، غلظت محلول کلرید سدیم، سرعت عرضه محلول کلرید سدیم و سرعت عرضه محلول‌ها به محفظه‌های الکترود مورد مطالعه قرار گرفته‌است. نشان داده شده است که در شرایط بهینه، بازده فعلی هیپوکلریت سدیم 77 درصد در مصرف توان ویژه 2.4 کیلووات ساعت بر کیلوگرم و کلرید سدیم 3.1 کیلوگرم بر کیلوگرم است. توانایی خوردگی آند در شرایط آزمایش تعیین شد.

روش و وسیله ای برای نظارت بر ترکیبات حاوی کلر در تصفیه آب، که عمدتا برای ضد عفونی آب در استخرهای شنا طراحی شده است، پیشنهاد شده است. محلول ضدعفونی هیپوکلریت سدیم با این فرض که آب استخر حاوی مقدار کافی کلرید باشد، با روش الکترولیتی تولید می شود. آب در یک مدار بسته گردش می کند که در قسمت بیرونی آن یک الکترولیز و همچنین فیلتری برای تصفیه آب وجود دارد.

نویسندگان پتنت پیشنهاد می کنند که یک مینی الکترولیز در سطح جانبی خط لوله برای ضدعفونی آب آشامیدنی تعبیه شود که در آن هیپوکلریت به صورت الکتروشیمیایی از محلول رقیق حاوی کلرید تولید می شود.

ویژگی های الکترولیز یک محلول رقیق (0.89٪) از کلرید سدیم در شرایط جریان مورد مطالعه قرار گرفت. ثابت شده است که افزایش سرعت جریان منجر به کاهش شدید بازده کلرات می شود و می تواند به طور قابل توجهی بهره وری و پایداری الکترولیز را افزایش دهد. بهترین نتایج در یک سلول الکترولیتی با الکترودهای تیتانیوم با پوشش پلاتین پراکنده با ضریب زبری حداقل 200، با فعال‌سازی کاتدی دوره‌ای آندها به دست آمد.

فرآیند الکتروشیمیایی سنتز هیپوکلریت سدیم تحت فشار مورد مطالعه قرار گرفته است. الکترولیز در اتوکلاو ساخته شده از آلیاژ تیتانیوم انجام می شود که در داخل با فلوروپلاستیک با هم زدن تقویت شده است. هیدروژن گازی تشکیل شده در طی واکنش کاتدی در سیستم تجمع می یابد و فشار آن را افزایش می دهد. مطالعات تحت فشار 100-150 اتمسفر انجام شد. با توجه به اینکه محلول تحت فشار زیاد است، حلالیت کلر افزایش می یابد که منجر به راندمان جریان بالاتر هیپوکلریت سدیم می شود. دی اکسید روتنیوم بر پایه تیتانیوم، گرافیت و پلاتین به عنوان مواد کاتد استفاده می شد، در حالی که تیتانیوم به عنوان کاتد استفاده می شد.

در مورد استفاده از هیپوکلریت سدیم به دست آمده از الکترولیز آبهای طبیعی برای تصفیه آب میدان ماخاچکالا-ترنایرسکوئه از فنل گزارش شده است.

آب دریا دارای مواد معدنی بالایی است. کانی سازی آب دریا به طور کلی 3.5 درصد یا 35000 میلیون "1 است. از این تعداد تنها دو جزء (کلرید و سدیم) به مقدار بیش از 1% وجود دارد در حالی که غلظت دو جزء دیگر: سولفات و منیزیم. حدود OD٪ است؛ کلسیم، پتاسیم، بی کربنات و برم حدود 0.001٪ است، بقیه عناصر در غلظت های بسیار کم وجود دارند.

با توجه به نسبت تک نمکها به مجموع آنها، شوری آبهای دریای خزر با دریاهای اقیانوسی و دریای سیاه متفاوت است. آب های دریای خزر در مقایسه با اقیانوس ها از نظر یون های Na و SG نسبتا ضعیف و سرشار از یون های کلسیم و SO4 هستند و میانگین شوری آب های دریای خزر 12.8-12.85 درصد با نوسانات 3 درصد در دریای خزر است. دهانه ولگا تا 20 درصد در خلیج بالخان است. در زمستان شوری آبهای قفقاز شمالی زیاد است که با تشکیل یخ و جریان ضعیف آبهای ولگا توضیح داده می شود.

در سال‌های اخیر، جریان نمک‌ها به دریا افزایش یافته است که با افزایش جریان یونی رودخانه‌ها همراه است.

بیشترین مقدار ذرات معلق موجود در آب های دریا حاوی مواد معدنی مشابه سنگ های اطراف (کائولینیت، تالک، کوارتز، فلدسپات و غیره) است. جدول 1.1. ترکیب اصلی آب دریای خزر را ارائه می دهد.

سنتزهای الکتروشیمیایی

تجزیه و تحلیل ترکیبات حاوی کلر بر اساس روش های زیر انجام شد: تعیین SC با روش پونتیوس. 10 میلی لیتر الکترولیت (PH = 8) با افزودن مقدار کمی نشاسته با محلول OD H یدید پتاسیم تیتر شد. تعریف SG. 1 میلی لیتر الکترولیت را با آب مقطر به 100 میلی لیتر برسانید. 10 میلی لیتر از نمونه را با محلول 1/0 نیترات نقره در حضور چند قطره CH3COOH + K2CIO4 تیتر کنید.

تعریف CCV 25 میلی لیتر نمک موهر را به 10 میلی لیتر از نمونه اضافه کنید. حرارت دهید تا حباب ظاهر شود و به سرعت سرد شود. 5 میلی لیتر از مخلوط رینگارت را اضافه کرده و با پرمنگنات پتاسیم 0.1 نیتروژن تیتر کنید تا رنگ صورتی ظاهر شود.

تعریف SU/. 10 میلی لیتر محلول کلرید پتاسیم اشباع را به 10 میلی لیتر الکترولیت اضافه کنید. اگر رسوب وجود نداشته باشد، پس هیچ SC/ در سیستم وجود ندارد. تعیین مقدار کلر آزاد شده کلر گازی تشکیل شده در طی الکترولیز از محلول یدید پتاسیم عبور داده می شود و ید آزاد شده با تیوسولفات سدیم با غلظت معین تیتر می شود. کلر با روش تیترومتری یدومتری تعیین می شود.

معرف ها: تیوسولفات سدیم - محلول 0.005 N. KI - محلول 10٪؛ مخلوط بافر استات با مخلوط کردن حجم مساوی از محلول های 1 N از CH3COONa و CH3COOH تهیه کنید. محلول نشاسته تازه تهیه شده - محلول 1٪.

پیشرفت تعریف 100 میلی لیتر آب لوله کشی را در یک فلاسک مخروطی 250 میلی لیتری پیپت کنید، 5 میلی لیتر محلول 10 درصد KI، 5 میلی لیتر مخلوط بافر استات و 1 میلی لیتر محلول نشاسته اضافه کنید. نمونه را با محلول تیوسولفات سدیم 005/0 نیوتن تیتر کنید تا رنگ آبی محلول از بین برود.

برای تعیین میزان کلسیم آب ها از روش تریلونومتریک استفاده می شود که امکان تعیین کلسیم را در نمونه از 0.1 میلی گرم به بالا فراهم می کند. این روش مبتنی بر استفاده از Trilon B در حضور نشانگر murexide است. ماهیت روش در این واقعیت نهفته است که یونهای Ca2 + در یک محیط قلیایی یک ترکیب پیچیده با مورکسید تشکیل می دهند که در طی تیتراسیون با Trilon B در نتیجه تشکیل یک کمپلکسونات سدیم پایدارتر از بین می رود. مورکسید (نمک آمونیوم اسید بنفش در pH 12 با یون های کلسیم برهمکنش می کند و ترکیبات صورتی را تشکیل می دهد.

Murexide با یون های Mg واکنش نمی دهد، اما اگر دومی در آب آزمایش بیش از 30 میلی گرم در لیتر باشد، Mg (OH) 2 رسوب می کند و یک شاخص را روی سطح آن جذب می کند، که تثبیت نقطه هم ارزی را دشوار می کند. سپس باید محلول آزمایش را 5-6 بار رقیق کنید تا غلظت منیزیم کاهش یابد.

معرفها: محلول Trilon B - 0.05 N. نرمال بودن دقیق توسط محلول استاندارد 0.05 N از MgSO4 یا تهیه شده از fik-sanal ایجاد می شود. NaOH - محلول 10٪؛ murexide - مخلوط خشک (1 قسمت murexide و 99 قسمت NaCl).

پیشرفت تجزیه و تحلیل 100 میلی لیتر آب آزمایش را در یک فلاسک مخروطی 250 میلی لیتری پیپت کنید، 5 میلی لیتر محلول هیدروکسید سدیم 10 درصد اضافه کنید، کمی مخلوط نشانگر خشک اضافه کنید. محلول قرمز می شود. نمونه با Trilon B با هم زدن شدید تا زمانی که رنگ بنفش ظاهر شود، به مدت 3-5 دقیقه پایدار شود، تیتر می شود. با افزودن بیشتر Trilon B، رنگ تغییر نمی کند. نمونه ای که بیش از حد تیتر شده است را می توان به عنوان "شاهد" استفاده کرد، اما باید به خاطر داشت که نمونه تیتر شده برای مدت نسبتاً کوتاهی رنگ ثابتی را حفظ می کند. بنابراین، لازم است در صورت تغییر رنگ در رنگی که قبلاً تهیه شده است، یک "شاهد" جدید تهیه شود.

فرآیند کاتدی - سینتیک تشکیل هیدروژن گازی در طی الکترولیز محلول کلرید کلسیم

با توجه به اینکه پلاتین یک ماده الکترود گران قیمت است، روند تکامل کلر بر روی یک ماده ارزان‌تر - گرافیت مورد مطالعه قرار گرفت. شکل. شکل 3.3 منحنی های جریان-ولتاژ آندی را روی گرافیت در محلول های آبی کلرید کلسیم در غلظت 0.1 - 2.0 M. - 300 mV نشان می دهد.

از منحنی های جریان-ولتاژ آزادسازی کلر ارائه شده در بالا بر روی مواد الکترود ساخته شده از پلاتین، گرافیت و OPTA، نتیجه می شود که با افزایش غلظت کلرید کلسیم، فرآیند آزادسازی مولکولی کلر به دلیل کاهش در جزء انتشار فرآیند

برای مقایسه پارامترهای جنبشی تکامل کلر در شکل. 3.4 وابستگی تافل مربوط به اضافه ولتاژ (p) را به لگاریتم چگالی جریان (log i) روی پلاتین، الکترودهای گرافیت و ORTA نشان می دهد.

معادلات خطوط مربوط به آنها را پس از محاسبه ضرایب a و b می توان به شکل زیر نشان داد: با توجه به ضرایب محاسبه شده a و b، ویژگی های فرآیند پیدا شد - جریان مبادله i0 و ضریب انتقال. آ

پارامترهای جداسازی الکتروشیمیایی کلر از محلول 2M کلرید کلسیم در زیر آورده شده است:

روی انجیر 3.5. برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای، منحنی های جریان-ولتاژ آندی برای پلاتین، گرافیت، و OPTA در محلول 2M کلرید کلسیم ارائه شده است. همانطور که از شکل مشاهده می شود، کلر از محلول کلرید کلسیم در کمترین پتانسیل در آند از ORTA آزاد می شود و منحنی ولتاژ جریان روی گرافیت 250-300 میلی ولت نسبت به منحنی ORTA به منحنی ORTA تغییر می کند. سمت آند بنابراین بدیهی است که استفاده از ORTA به عنوان ماده آند در الکترولیز محلول های آبی کلرید کلسیم ترجیح داده می شود. در گرافیت، مصرف انرژی بیشتر خواهد بود و دومی از نظر دوام از ORTA پایین تر است، به خصوص در بارهای آند بالا.

با در نظر گرفتن اینکه هزینه های انرژی در طول الکترولیز نیز به سینتیک فرآیند کاتد بستگی دارد، ما الگوهای تکامل هیدروژن از محلول های آبی کلرید کلسیم را بر روی مواد مختلف الکترود مورد مطالعه قرار دادیم.

روی انجیر 3.6. منحنی های جریان-ولتاژ تکامل هیدروژن کاتدی از محلول های کلرید کلسیم با غلظت 0.5 - 2.0 M بر روی یک الکترود پلاتین نشان داده شده است. تجزیه و تحلیل منحنی های ولتاژ جریان نشان می دهد که با افزایش غلظت کلرید کلسیم، ولتاژ بیش از حد تکامل هیدروژن افزایش می یابد (30-40 میلی ولت). یک توضیح محتمل ممکن است تشکیل یک رسوب کم محلول از نمک های کلسیم باشد که از سطح الکترود پلاتین محافظت می کند و با افزایش غلظت یون های Ca+ مقدار آن افزایش می یابد. در این رابطه، افزایش قابل توجهی در ولتاژ الکترولایزر وجود دارد که قبلاً در کار در طول تولید الکتروشیمیایی هیپوکلریت کلسیم ذکر شد.

منحنی‌های جریان ولتاژ کاتدی که بر روی مواد الکترود مقرون‌به‌صرفه‌تر برای الکترولیز عملی - گرافیت، فولاد، مس و تیتانیوم - گرفته شده‌اند، در شکل‌های 3.7 و 3.8 نشان داده شده‌اند. منحنی های جریان-ولتاژ نشان می دهد که اضافه ولتاژ کم تکامل هیدروژن پس از پلاتین روی یک الکترود گرافیتی مشاهده می شود (شکل 3.7، منحنی 2)؟ در حالی که کاهش الکتریکی یون های هیدروژن روی کاتد تیتانیوم (شکل 3.8، منحنی 2) با بالاترین اضافه ولتاژ ادامه می یابد. این رفتار برای فلزات پوشش داده شده با اکسیدهای فاز در محدوده پتانسیل های تکامل هیدروژن و دارای اثر بازدارنده بر روی فرآیند معمول است. بنابراین مناسب ترین ماده کاتدی برای الکترولیز محلول کلرید کلسیم گرافیت است.

خواص فیزیکی و شیمیایی الکترولیت

نقطه ذوب کلرید کلسیم 774 درجه است. در برخی موارد، کلرید پتاسیم (نقطه ذوب 768 درجه) و گاهی کلرید سدیم (نقطه ذوب 800 درجه) به الکترولیت اضافه می شود.
نمودار ذوب سیستم CaCl2-KCl توسط O. Menge مورد مطالعه قرار گرفت. ترکیب CaCl2 KCl در سیستم تشکیل می شود و دو یوتکتیک وجود دارد، در 75٪ (mol.) CaCl2 با نقطه ذوب 634 درجه و در 25٪ (mol.) CaCl2 با نقطه ذوب 587 درجه.
سیستم CaCl2-NaCl یک یوتکتیک در 53% (mol.) CaCl2 با نقطه ذوب حدود 494 درجه می دهد.
نمودار حالت سیستم CaCl2-KCl-NaCl توسط K. Scholich مورد مطالعه قرار گرفت. در آن، در 508 درجه، یوتکتیک ترکیب تشکیل می شود - 52٪ CaCl2، 41٪ NaCl، 7٪ KCL
الکترولیت توصیه شده توسط راف و پلاتو حاوی 85.8٪ CaCl2 و 14.2٪ CaF2 است و در دمای 660 درجه ذوب می شود. چگالی کلرید کلسیم، طبق گفته Arndt، با معادله d = 2.03-0.00040 (t ° - 850) بیان می شود.
به گفته V.P. Borzakovskii، چگالی CaCl2 در 800 درجه 2.049 است. در 900 درجه 2.001، در 1000 درجه 1.953 افزودن کلرید پتاسیم یا کلرید سدیم چگالی مذاب را کاهش می دهد.
مقدار ویسکوزیته و کشش سطحی کلرید کلسیم در مرز با فاز گاز، با توجه به V.P. برزاکوفسکی، در زیر آورده شده است

افزودنی های کلرید پتاسیم و کلرید سدیم به کلرید کلسیم باعث کاهش ویسکوزیته مذاب و افزایش کشش سطحی در سطح مشترک با فاز گاز می شود.
رسانایی الکتریکی کلرید کلسیم به گفته برزاکوفسکی: در 800 درجه 2.02 اهم-1/cm3، در 900 درجه 2.33 اهم-1/cm3 است. مقداری نزدیک به این داده ها توسط Sandonini به دست آمد. مواد افزودنی تا 25 درصد (مول.) کلرید پتاسیم، یا تا 55 درصد (مول.) کلرید سدیم، هدایت الکتریکی را کاهش می دهند. افزایش بیشتر مواد افزودنی رسانایی الکتریکی مذاب را افزایش می دهد
فشار بخار کلرید کلسیم بسیار بیشتر از KCl، NaCl، MgCl2 است. نقطه جوش کلرید کلسیم تقریباً 1900 درجه است. فشار بخار کل در مخلوطی از کلرید کلسیم با نمک های کلرید نشان داده شده توسط V.A. Ilyichev و K.D. موژژاولف.
ولتاژ تجزیه کلرید کلسیم (v) توسط Combi و Devato با استفاده از emf اندازه گیری شد. قطبش در محدوده دمایی 700-1000 درجه، با فرمول بیان می شود

E \u003d 3.38 - 1.4 * 10v-3 (t ° -700 درجه)

در زیر مقایسه تنش های تجزیه چند نمک کلرید در دمای 800 درجه است.

در عمل، با خروجی جریان 60-85٪، EMF پشتی در حمام 2.8-3.2 ولت است. Drossbach اشاره می کند که معکوس e. d.s. emf پاسخ می دهد. سلول ها

Ca / CaCl / CaCl2 / Cl2.

ولتاژ تجزیه نمک ها با افزایش دما کاهش می یابد، از آنجایی که ضرایب دمایی تغییر در ولتاژ تجزیه برای نمک های مختلف متفاوت است، دنباله استخراج یک یا فلز دیگر از مخلوط نمک ها می تواند با دما تغییر کند. در دمای الکترولیز کلرید کلسیم، تخلیه یون های منیزیم و سدیم امکان پذیر است. بنابراین، الکترولیت حمام کلسیم باید عاری از ناخالصی های این نمک ها باشد.

الکترولیز با کاتد لمسی

مبانی نظریه

در طول الکترولیز کلرید کلسیم مذاب، کلسیم آزاد شده در کاتد، مانند تولید منیزیم یا سدیم، بسیار سبک تر از الکترولیت است و بنابراین به سطح حمام شناور می شود. اما بدست آوردن کلسیم مایع به همان روشی که منیزیم به دست می آید امکان پذیر نیست. منیزیم کمی در الکترولیت حل می شود و توسط یک لایه الکترولیت که روی سطح فلز نگه داشته می شود محافظت می شود. منیزیم شناور روی سطح الکترولیت به صورت دوره ای از آن خارج می شود. کلسیم بسیار فعال تر از منیزیم است و توسط یک لایه الکترولیت محافظت نمی شود. حلالیت آن در الکترولیت بالا است، طبق تحقیقات لورنتس، 13 درصد از فلز در کلرید کلسیم حل می شود. هنگامی که حل می شود، کلرید CaCl تشکیل می شود که در واکنش با کلر، به CaCl2 تبدیل می شود. تحت تأثیر اکسیژن و رطوبت هوا، ساب کلریدها سوسپانسیون اکسید کلسیم را در مذاب تشکیل می دهند. اگر اجازه داده شود که کلسیم مذاب در تماس با الکترولیت باقی بماند، به دلیل گردش الکترولیت، کلسیم به ناحیه کلر آند منتقل می‌شود و در نهایت همه به کلرید کلسیم تبدیل می‌شوند. علاوه بر حل شدن در الکترولیت، کلسیم که در سطح حمام قرار دارد، به طور فعال با گازهای اطراف آن واکنش نشان می دهد.
هنگامی که کلسیم در زیر نقطه ذوب آزاد می شود، یک فلز دندریتی اسفنجی شکل می گیرد که با نمک نفوذ کرده و سطح اکسیداسیون بزرگی دارد. ذوب چنین فلزی بسیار دشوار است. بنابراین، کلسیم فلزی با خروجی جریان قابل قبول را می توان تنها با روش Rathenau و Süter - الکترولیز با کاتد لمسی به دست آورد / ماهیت روش در این واقعیت نهفته است که کاتد در ابتدا الکترولیت مذاب را لمس می کند. در محل تماس، قطره مایع فلزی که کاتد را خیس می کند تشکیل می شود که با بالا آمدن آهسته و یکنواخت کاتد، با آن از مذاب خارج شده و جامد می شود. در این حالت، قطره انجماد با یک لایه الکترولیت جامد پوشانده می شود که از فلز در برابر اکسیداسیون و نیترید شدن محافظت می کند. با بلند کردن مداوم و دقیق کاتد، کلسیم به داخل میله ها کشیده می شود.
شرایط الکترولیز با کاتد لمسی روی الکترولیت کلرید کلسیم و فلوراید توسط گودوین، که دستگاهی برای آزمایش‌های آزمایشگاهی توسعه داد، توسط فری، که توجه را به روش‌های عملی در الکترولیز جلب کرد، توسط بریس، که یک دستگاه را ساخت، بیشتر مورد مطالعه و بهبود قرار گرفت. 200 حمام، و دیگران.
در روسیه، این روش در حمام هایی با قدرت جریان 100 تا 600 A (Z.V. Vasiliev، V.P. Mashovets، B.V. Popov و A.Yu. Taits، V.M. Guskov و M.T. Kovalenko، A.Yu. Taits و M.I. Pav مورد مطالعه و بهبود قرار گرفت. ، یو. وی. بایماکوف).
یکی از شرایط دستیابی به راندمان جریان رضایت بخش، استفاده از چگالی جریان بالا در کاتد است. این امر ضروری است تا مقدار فلز آزاد شده در واحد زمان به طور قابل توجهی از انحلال آن فراتر رود. بسته به سطح کار کاتد، قدرت سلول و سایر عوامل، چگالی جریان کاتد در محدوده 50-250 A/cm2 انتخاب می شود. برای روند عادی فرآیند، اطمینان از کنترل دقیق بالا آمدن کاتد مهم است. بالا آمدن خیلی سریع کاتد باعث جدا شدن قطره فلز مایع و انحلال آن در الکترولیت می شود. با افزایش آهسته، کلسیم بیش از حد گرم می شود و از میله دور می شود. جدا شدن فلز نیز می تواند در اثر گرم شدن بیش از حد الکترولیت ایجاد شود. انحلال کلسیم در الکترولیت با تشکیل ساب کلرید و اکسید کلسیم باعث ضخیم شدن الکترولیت و تشکیل کف می شود که عملکرد طبیعی حمام را مختل می کند. در طول دوره سرد حمام، فلز روی کاتد به شکل دندریت رشد می کند.
چگالی جریان در آند تا حد امکان کمتر (از مرتبه 0.7-1.5 A/cm2) انتخاب می شود تا از اثر آند جلوگیری شود. اثر آند زمانی ایجاد می شود که چگالی جریان در گرافیت به 8 A/cm2 و در آند کربن 5.6 A/cm2 برسد. دمای الکترولیت کلرید کلسیم بدون مواد افزودنی در 800-810 درجه حفظ می شود، در حالی که با افزودن نمک های دیگر کاهش می یابد. در اطراف کاتد، به دلیل غلظت بالای جریان، لبه ای از الکترولیت بیش از حد گرم شده با دمای 820-850 درجه وجود دارد. به دلیل نیاز به حفظ دمای الکترولیت نزدیک به نقطه ذوب کلسیم (851 درجه)، افزودنی هایی برای کاهش نقطه ذوب الکترولیت ضروری نیستند، اما نقش آنها در کاهش حلالیت کلسیم در الکترولیت مثبت است. .
الکترولیت مورد استفاده باید تا حد امکان کم آب باشد و حاوی ناخالصی های مضر نباشد. رطوبت موجود در الکترولیت با آزاد شدن هیدروژن در کاتد تجزیه می شود که با ترکیب شدن با کلسیم، هیدرید کلسیم را تشکیل می دهد که با افزایش دما در کاتد همراه است. علاوه بر این، رطوبت به تشکیل کف در الکترولیت کمک می کند. همه اینها روند طبیعی الکترولیز را مختل می کند. یکی دیگر از ناخالصی های مضر الکترولیت سیلیس است که حتی در مقادیر کم باعث حل شدن کلسیم در الکترولیت می شود. در نتیجه ساب کلرید تشکیل می شود و الکترولیت غلیظ می شود که جداسازی کلسیم در کاتد را دشوار می کند. ناخالصی های منیزیم و سدیم نامطلوب هستند، زیرا در طی الکترولیز و آلیاژ با کلسیم آزاد می شوند و نقطه ذوب فلز کاتد را کاهش می دهند و کشیدن آن را دشوار می کنند.

تمرین الکترولیز

تولید صنعتی کلسیم با الکترولیز با کاتد لمسی حتی قبل از جنگ جهانی اول در آلمان (بیترفلد) و فرانسه (جاری) آغاز شد. Montel و Hardy نشان می دهند که مصرف برق بین 30000-50000 کیلووات * - ساعت در هر 1 گرم فلز بسته به اندازه سلول، ویژگی های طراحی آن و مدت زمان کمپین الکترولیز متغیر بود. مصرف کلرید کلسیم 4.5 بود. کیلوگرم به ازای هر 1 کیلوگرم فلز.

اتاق کار حمام آلمانی (شکل 2) دارای شکل هشت ضلعی به قطر 400 میلی متر و ارتفاع 350 میلی متر است. با بلوک های زغال سنگ که به عنوان آند عمل می کنند پوشیده شده است. فضای بین بلوک ها و پوشش حمام با عایق حرارتی اندود شده و پوشیده شده است. یک کاتد آهنی به قطر 60 میلی متر در بالای محفظه کار حمام ثابت شده است که در جهت عمودی و در جهت افقی حرکت می کند تا ولتاژ حمام را تنظیم کند. خنک کننده هوا به کاتد متصل می شود و هوا همراه با گازهای آند از طریق کانالی که در دیواره حمام چیده شده است خارج می شود. ظرفیت حمام 40 لیتر برای 90 کیلوگرم مذاب. ترکیب الکترولیت، %: 35.46 Ca، 63 Cl، 0.35 CaO، 0.03 SiO2 (حداکثر)، 0.04 Fe2O3+Al2O3 (حداکثر). علاوه بر این، 1-1.5 کیلوگرم کلرید پتاسیم به حمام اضافه می شود و گاهی اوقات مقدار کمی نمک فلوراید نیز داده می شود. دمای الکترولیت 800-820 درجه سانتی گراد، چگالی جریان کاتدی 50-100 A/cm2، آند 1-1.5 A/cm2، جریان حمام 900-2000 A، ولتاژ 20-25 ولت. جریان خروجی در فصول مختلف سال و بسته به رطوبت هوا بسیار نوسان می کند و به طور متوسط ​​بین 35-40 درصد است. با این حال، حمام از 6 تا 15 کیلوگرم کلسیم در روز می دهد. به ازای هر 1 کیلوگرم کلسیم حدود 70 کیلووات ساعت برق و 8 کیلوگرم نمک مصرف می شود. تجزیه و تحلیل ناخالصی ها در فلز کاتد، درصد (وزنی): 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 N، 0.7-1.6 Cl.
با توجه به توصیف Bagley، در ایالات متحده آمریکا (میشیگان) در سال 1939 یک کارخانه آزمایشی از سه حمام برای جریان 2000 A ساخته شد که به زودی دو برابر شد (شکل 3). کنترل کاتد خودکار بود، در حالی که عملیات افزودن دوره ای الکترولیت و حذف میله های کلسیم به صورت دستی انجام شد. متعاقباً سری جدید حمام های 4000 A و سپس 5000 A و در نهایت 10000 A تحویل داده شد.

قطر میله های کلسیم به دست آمده بین 175 تا 350 میلی متر و طول آن تا 600 میلی متر است. میله از بیرون با یک پوسته الکترولیت پوشیده شده است. قسمت فلزی داخلی میله کاملا فشرده است.
با این وجود، باید توجه داشت که علیرغم دستاوردهای فنی موجود، الکترولیز با کاتد لمسی دارای معایب جدی است: راندمان جریان پایین، مصرف انرژی بالا، استخراج کم کلسیم از مواد خام، نیاز به استفاده از الکترولیت کاملاً عاری از ناخالصی‌های ترکیبات H2O، SiO2، و غیره، دشواری طراحی حمام با قدرت بیشتر، و غیره. همه اینها در دهه گذشته، زمانی که تقاضا برای کلسیم به شدت افزایش یافته است، مجبور شد به دنبال روش‌های اساسا متفاوتی برای به دست آوردن آن باشیم. جستجو ناموفق بود.

الکترولیز کاتد مایع و تولید آلیاژهای کلسیم

مبانی نظریه

به دست آوردن کلسیم روی کاتد فلز مایع، مشکلات اصلی را که در جداسازی فلز مایع خالص با آن مواجه می‌شود، حذف می‌کند. ادغام کلسیم با فلز کاتدی که در پایین حمام زیر الکترولیت قرار دارد از حل شدن آن در الکترولیت و ترکیب مجدد با کلر جلوگیری می کند و اکسید شدن کلسیم توسط گازهای اطراف را غیرممکن می کند. این منجر به خروجی جریان بالا می شود. امکان نزدیکی بین الکترودها، عدم وجود چگالی جریان کاتدی بالا که برای الکترولیز با کاتد لمسی لازم است و دپلاریزاسیون در حین آزاد شدن کلسیم روی کاتد مایع می تواند ولتاژ حمام را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. دستیابی به عملکرد بالا به انتخاب کاتد، چگالی جریان کاتد، دما و سایر شرایط فرآیند بستگی دارد. فلز کاتد باید با کلسیم آلیاژ شود و مقدار چگالی جریان کاتد باید با سرعت انتشار کلسیم در آلیاژ مطابقت داشته باشد. بنابراین، هم زدن آلیاژ کاتد مفید است. ماهیت نمودار حالت کلسیم و فلز کاتد از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین، به عنوان مثال، در طول الکترولیز کلرید کلسیم با کاتد سرب مایع، به دلیل اینکه در هنگام تشکیل آلیاژ، دمای ذوب، مطابق با حالت، نمی توان آلیاژهای غنی با راندمان جریان خوب به دست آورد. نمودار (شکل 4)، به شدت افزایش می یابد، به 28٪ Ca 1106 درجه می رسد.

V.M. گوسکوف و V.F. فدوروف با هم زدن آلیاژ سرب-کلسیم و اشباع کردن آن با کلسیم تا 4.4 درصد، راندمان جریان خوبی (89.3٪) به دست آورد. دمای الکترولیز 800-810 درجه بود. با افزایش محتوای کلسیم در آلیاژ و با افزایش دما، راندمان جریان به شدت کاهش می یابد.
قبل از اینکه مقدار کلسیم در آلیاژ به 1-2٪ برسد، چگالی جریان کاتد را فقط می توان تا 2 A/cm2 افزایش داد. با افزایش بیشتر مقدار کلسیم در آلیاژ، چگالی جریان باید کاهش یابد. الگوی مشابهی توسط A.F ایجاد شد. آلابیشف.
به دلیل ماهیت متفاوت نمودار حالت Ca-Al، A. Yu. Taits و A.V. الکترولیز کلرید کلسیم Golynskaya با کاتد آلومینیوم مایع آلیاژهای حاوی 62٪ کلسیم را در دمای 840-880 درجه سانتیگراد و چگالی جریان کاتدی 1.5 A/cm2 تولید کرد. به منظور جلوگیری از شناور شدن آلیاژ غنی از کلسیم، 15% کلرید پتاسیم به حمام اضافه شد که چگالی الکترولیت را از 2.03 به 1.84 کاهش داد.
با توجه به نمودار حالت روی-کلسیم (شکل 5)، رسوب الکترولیتی کلسیم بر روی کاتد روی با رساندن محتوای کلسیم به 90٪ در آلیاژ در دماهای بیش از 720 درجه امکان پذیر است. با این حال، بدست آوردن آلیاژهای بسیار غنی بر روی کاتد روی به دلیل شناور بودن و معلق بودن ذرات آلیاژ دشوار است.

رسوب کلسیم روی کاتد مس به خوبی پیش می رود. با توجه به نمودار حالت Cu-Ca (شکل 6)، نقطه ذوب آلیاژ زیر 750 درجه است که حاوی 25 تا 70٪ کلسیم باشد، آلیاژ این ترکیب شناور نمی شود، چگالی آن حتی در یک محتوا. از 60% کلسیم 4.4 در الکترولیت چگالی 2.2 است. تولید الکترولیتی آلیاژهای کلسیم-مس برای تولید کلسیم خالص مورد توجه استثنایی است. اختلاف زیاد در فشار بخار مس (نقطه جوش 2600 درجه) و کلسیم (نقطه جوش 1490 درجه) به تقطیر اجازه می دهد تا کلسیم خالص را از آلیاژ جدا کند.

تمرین الکترولیز

در صنعت از الکترولیز با کاتدهای سرب، روی و مس استفاده می شود. تولید آلیاژهای سرب با کلسیم و باریم در ایالات متحده آمریکا در کارخانه United Ltd. هر حمام یک بوته آهنی است که در یک آجرکاری قرار گرفته و گرمایش خارجی در آن قرار دارد. تقریباً 2 تن شمش سرب در حمام بارگیری می شود. سرب با یک لایه مذاب از کلسیم خالص و کلرید باریم به ارتفاع 100-75 میلی متر پوشیده شده است. یک آند گرافیتی در مرکز حمام غوطه ور است که با وسیله ای برای پایین آوردن و بالا بردن آن، دمای حمام را با حرکت آن تنظیم می کند. در قسمت پایین و همچنین در امتداد دیواره های حمام، یک لبه تشکیل می شود که از تلفات جریان جلوگیری می کند که به دلیل جریان آن از آند به دیواره های حمام با دور زدن کاتد سرب مایع امکان پذیر است. کلسیم و باریم آزاد شده در جریان الکترولیز توسط سرب مذاب جذب می شوند. خاطرنشان می شود که بازده فرآیند به دلیل اثرات آند، انحلال فلز و تشکیل کاربیدهای کلسیم و باریم کاهش می یابد. الکترولیز برای بدست آوردن آلیاژی حاوی 2% فلزات قلیایی خاکی (تقریباً سه روز الکترولیز) انجام می شود. با رسیدن به غلظت مورد نظر، جریان قطع می شود و آلیاژ به داخل ملاقه رها می شود و از آن داخل میکسر عمومی می ریزند.
در GDR، آلیاژ کلسیم روی در کارخانه IHF تولید شد.
حمام (شکل 7) شامل یک جعبه چدنی به ابعاد 2250x700x540 میلی متر است که با دیواره های آجرکاری شده است.آند شش بلوک زغال سنگ با مقطع 200X200 میلی متر است که روی یک محور مشترک با یک درایو دستی برای پایین آوردن و بالا بردن معلق است. روی در کف جعبه ریخته می شود و آلیاژ در حمام جمع می شود و از آنجا با محتوای 60-65٪ کلسیم، به طور دوره ای بدون توقف حمام خارج می شود. کلر آزاد شده از بالا از طریق کلاهک مکیده می شود.هر حمام جریانی معادل 10000 آمپر با ولتاژ 25 ولت مصرف می کند. الکترولیت آلیاژی از کلرید کلسیم با 18 درصد کلرید پتاسیم است. دمای الکترولیز 750 درجه ظرفیت حمام 4 کیلوگرم کلسیم در آلیاژ در ساعت است، کارخانه 10 تن آلیاژ در ماه تولید می کند.
در سال‌های اخیر، الکترولیز کلرید کلسیم با یک کاتد مایع کلسیم-مس و به دنبال آن تقطیر کلسیم از آلیاژ، کاربرد صنعتی گسترده‌ای داشته است.
سلول الکترولیتی برای به دست آوردن آلیاژ کلسیم مس (شکل 8) یک حمام مستطیلی چدن است. عرض حمام 0.90 متر و طول آن 3 متر است و حمام از بیرون با آجر نسوز اندود شده و برای استحکام مکانیکی در یک محفظه فلزی محصور شده است.

آند بسته ای از میله های گرافیتی است که به یک تراورس فلزی متصل می شوند. جریان از طریق شینه های انعطاف پذیر متصل به تراورس به آند می رسد. آند را می توان با استفاده از یک چرخ دستی بالا و پایین آورد. کلر از طریق مجاری گاز واقع در کنار حمام پمپ می شود. در پایین حمام، آلیاژ مس-کلسیم ریخته می شود که به عنوان کاتد عمل می کند. قدرت جریان در چنین الکترولایزر 15000 a است. اخیراً الکترولایزرهایی برای قدرت جریان بالا ساخته شده است. ولتاژ حمام 7-9 ولت است. ظرفیت روزانه سلول الکترولیتی برای 15000 a تقریباً 300 کیلوگرم کلسیم در آلیاژ است.
رژیم تکنولوژیکی با شرایط زیر تضمین می شود. دمای الکترولیت 675-715 درجه است. ترکیب الکترولیت 80-85٪ کلرید کلسیم و 15-20٪ کلرید پتاسیم است. سطح الکترولیت در حمام 20-25 سانتی متر، سطح آلیاژ کاتد 5-20 سانتی متر است آلیاژ با کلسیم تا 60-65٪ اشباع شده است - آلیاژ برگشتی پس از تقطیر حاوی تقریباً 30٪ کلسیم است. فاصله بین الکترودها 3-5 سانتی متر است دمای الکترولیت با تغییر فاصله بین قطبی تنظیم می شود.
چگالی جریان کاتدی 0.4-0.5 a/cm2، آند 1.0-1.2 a/cm2. نشانه هایی مبنی بر استفاده از چگالی جریان تقریبا دو برابر وجود دارد.
حمام با بخش های کوچک کلرید کلسیم جامد (هر کدام 20-30 کیلوگرم) تغذیه می شود. برخلاف الکترولیزهای دارای کاتد لمسی، این حمام می تواند با مواد خام نیمه آب شده حاوی حداکثر 10 درصد رطوبت تغذیه شود. کم آبی نهایی آن در سطح حمام رخ می دهد.
آلیاژ زمانی حذف می شود که محتوای کلسیم بالاتر از 65٪ نباشد. با آلیاژ غنی تر، خطر شناور شدن آن وجود دارد. آلیاژ با استفاده از ملاقه خلاء تا سطح 5 سانتی متر در حمام خارج می شود و پس از تخلیه آلیاژ غنی، آلیاژ ضعیف و کلرید کلسیم داخل حمام قرار می گیرد.
در حین الکترولیز کلرید کلسیم با کاتد کلسیم- مس مایع، راندمان جریان 70-75٪ است. مصرف انرژی ویژه 15000 - 18000 کیلووات در ساعت به ازای هر تن کلسیم در آلیاژ، مصرف کلرید کلسیم 3.5 گرم و آندهای گرافیت 60-70 کیلووات در هر 1 گرم کلسیم در آلیاژ است. وان های چدنی 10-14 ماه کار می کنند.