Elektroliza e shkrirjeve dhe tretësirave të substancave. Prodhimi elektrolitik i kalciumit dhe lidhjeve të tij

3. Dëftesa. Kalciumi fitohet nga elektroliza e klorurit të shkrirë.

4. Vetitë fizike. Kalciumi është një metal i bardhë në argjend, shumë i lehtë (ρ = 1,55 g/cm3), si metalet alkaline, por pakrahasueshëm më i fortë se ata dhe ka një pikë shkrirjeje shumë më të lartë, e barabartë me 851 0 C.

5. Vetitë kimike. Ashtu si metalet alkali, kalciumi është një agjent i fortë reduktues, i cili mund të përfaqësohet skematikisht si më poshtë:

Përbërjet e kalciumit e ngjyrosin flakën në të kuqe tullë. Ashtu si metalet alkaline, metali i kalciumit zakonisht ruhet nën një shtresë vajguri.

6. Aplikimi. Për shkak të aktivitetit të tij të lartë kimik, metali i kalciumit përdoret për reduktimin e disa metaleve zjarrduruese (titani, zirkon, etj.) nga oksidet e tyre. Kalciumi përdoret gjithashtu në prodhimin e çelikut dhe gize, për të pastruar këtë të fundit nga oksigjeni, squfuri dhe fosfori, për të prodhuar lidhje të caktuara, në veçanti plumb-kalcium, të nevojshme për prodhimin e kushinetave.

7. Përbërjet më të rëndësishme të kalciumit të marra në industri.

Oksidi i kalciumit prodhohet në mënyrë industriale nga kalcinimi i gurit gëlqeror:

CaCO 3 → CaO + CO 2

Oksidi i kalciumit është një substancë e bardhë zjarrduruese (shkrihet në një temperaturë prej 2570 0 C), ka veti kimike të natyrshme në oksidet kryesore të metaleve aktive (I, Tabela II, f. 88).

Reagimi i oksidit të kalciumit me ujë çliron një sasi të madhe nxehtësie:

CaO + H 2 O ═ Ca (OH) 2 + Q

Oksidi i kalciumit është përbërësi kryesor i gëlqeres së gjallë, dhe hidroksidi i kalciumit është përbërësi kryesor i gëlqeres së shuar.

Reagimi i oksidit të kalciumit me ujin quhet shuarja e gëlqeres.

Oksidi i kalciumit përdoret kryesisht për prodhimin e gëlqeres së shuar.

Hidroksidi i kalciumit Ca(OH) 2 ka një rëndësi të madhe praktike. Përdoret në formën e gëlqeres së shuar, qumështit të gëlqeres dhe ujit gëlqeror.

Gëlqerja e shuar është një pluhur i hollë, i lirshëm, zakonisht me ngjyrë gri (përbërës i hidroksidit të kalciumit), pak i tretshëm në ujë (1,56 g tretet në 1 litër ujë në 20 0 C). Një përzierje e ngjashme me brumin e gëlqeres së shuar me çimento, ujë dhe rërë përdoret në ndërtim. Gradualisht përzierja ngurtësohet:

Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Qumështi i gëlqeres është një suspension (suspension) i ngjashëm me qumështin. Formohet kur gëlqereja e shuar e tepërt përzihet me ujë. Qumështi i gëlqeres përdoret për të prodhuar zbardhues, në prodhimin e sheqerit, për përgatitjen e përzierjeve të nevojshme në luftën kundër sëmundjeve të bimëve dhe për zbardhjen e trungjeve të pemëve.

Uji i gëlqeres është një zgjidhje e pastër e hidroksidit të kalciumit që përftohet duke filtruar qumështin e gëlqeres. Përdoret në laborator për të zbuluar monoksidin e karbonit (IV):

Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

Me kalimin e zgjatur të monoksidit të karbonit (IV), tretësira bëhet transparente:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca(HCO 3) 2

Nëse tretësira e pastër që rezulton e bikarbonatit të kalciumit nxehet, turbullimi ndodh përsëri:

Procese të ngjashme ndodhin edhe në natyrë. Nëse uji përmban monoksid karboni të tretur (IV) dhe vepron në gur gëlqeror, një pjesë e karbonatit të kalciumit shndërrohet në bikarbonat kalciumi të tretshëm. Në sipërfaqe, tretësira nxehet dhe karbonati i kalciumit precipiton përsëri prej saj.

* Zbardhuesi ka një rëndësi të madhe praktike. Përftohet duke reaguar gëlqere të shuar me klor:

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

Përbërësi aktiv i zbardhuesit është hipokloriti i kalciumit. Hipokloritet i nënshtrohen hidrolizës. Kjo çliron acid hipoklorik. Edhe acidi karbonik mund të zhvendosë acidin hipoklorik nga kripa e tij:

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

2 HClO → 2 HCl + O 2

Kjo veti e zbardhuesit përdoret gjerësisht për zbardhjen, dezinfektimin dhe degazimin.

8. Suva. Dallohen këto lloje të gipsit: natyral - CaSO 4 ∙ 2H 2 O, i djegur - (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O, anhidrik - CaSO 4.

Gipsi i djegur (gjysmë ujor), ose alabastri, (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O përftohet duke ngrohur gipsin natyral në 150-180 0 C:

2 → (CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O

Nëse përzieni pluhur alabastri me ujë, formohet një masë plastike gjysmë e lëngshme, e cila forcohet shpejt. Procesi i ngurtësimit shpjegohet me shtimin e ujit:

(CaSO 4) 2 ∙ H 2 O + 3H 2 O → 2

Vetia e gipsit të djegur për t'u ngurtësuar përdoret në praktikë. Për shembull, alabastri i përzier me gëlqere, rërë dhe ujë përdoret si suva. Alabastri i pastër përdoret për të bërë sende artistike, dhe në mjekësi përdoret për të aplikuar gips.

Nëse gipsi natyral CaSO 4 ∙ 2H 2 O nxehet në një temperaturë më të lartë, atëherë i gjithë uji lirohet:

CaSO 4 ∙ 2H 2 O → CaSO 4 + 2H 2 O

Gipsi anhidrik që rezulton CaSO 4 nuk është më në gjendje të shtojë ujë, dhe për këtë arsye u quajt gips i vdekur.

Fortësia e ujit dhe mënyrat për ta eliminuar atë.

Të gjithë e dinë se sapuni shkumon mirë në ujin e shiut (ujë i butë), por në ujin e burimit zakonisht shkumon dobët (ujë i fortë). Analiza e ujit të fortë tregon se ai përmban sasi të konsiderueshme të kripërave të tretshme të kalciumit dhe magnezit. Këto kripëra formojnë komponime të patretshme me sapun. Një ujë i tillë është i papërshtatshëm për ftohjen e motorëve me djegie të brendshme dhe fuqizimin e kaldajave me avull, pasi kur uji i fortë nxehet, formohen shkallë në muret e sistemeve të ftohjes. Peshorja nuk e përcjell mirë nxehtësinë; prandaj, mbinxehja e motorëve dhe kaldajave me avull është e mundur, përveç kësaj, veshja e tyre përshpejtohet.

Cilat lloje të fortësisë ekzistojnë?

Fortësia e karbonatit, ose e përkohshme, shkaktohet nga prania e bikarbonateve të kalciumit dhe magnezit. Mund të eliminohet në mënyrat e mëposhtme:

1) zierje:

Ca(HCO 3) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

Mg(HCO 3) 2 → MgCO 3 ↓ + H 2 O + CO 2

2) veprimi i qumështit të gëlqeres ose sodës:

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 ↓

Fortësia jo-karbonate, ose e përhershme, është për shkak të pranisë së sulfateve dhe klorureve të kalciumit dhe magnezit.

Eliminohet nga veprimi i sodës:

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 ↓

Fortësia karbonate dhe jokarbonate shtohet në fortësinë totale të ujit.

IV. Konsolidimi i njohurive (5 min.)

1. Bazuar në tabelën periodike dhe teorinë e strukturës atomike, shpjegoni se cilat veti të magnezit dhe kalciumit janë të zakonshme. Shkruani ekuacionet për reaksionet përkatëse.

2. Cilat minerale përmbajnë kalcium dhe si përdoren?

3. Shpjegoni si të dalloni një mineral natyror nga një tjetër.

V. Detyrë shtëpie (3 min.)

Përgjigjuni pyetjeve dhe plotësoni ushtrimet 1–15, § 48,49, zgjidhni ushtrimet 1–4, f. 132–133.

Pikërisht kështu duket një plan mësimor në shkollë me temën "Kalciumi dhe përbërjet e tij".

Nisur nga sa më sipër, është e dukshme nevoja për plotësimin e lëndës së kimisë në shkollë me përmbajtje mjedisore. Rezultatet e punës së bërë do të prezantohen në kapitullin e tretë.

Një herë) - 0,01%. 4 Përmbajtja Hyrje.......................................... .................................................... .......... ...................4 Kapitulli 1. Lidhjet ndërdisiplinore në kursin e lëndës shkollore të kimisë duke përdorur shembullin e karbonit dhe komponimet e tij.......................................................... ...................... .........5 1.1 Përdorimi i lidhjeve ndërdisiplinore për të zhvilluar nxënësit...

Aktiviteti. Kërkimi i metodave dhe formave të mësimdhënies që kontribuojnë në zhvillimin e një personaliteti krijues ka çuar në shfaqjen e disa metodave specifike të mësimdhënies, një prej të cilave janë metodat e lojës. Zbatimi i metodave të mësimdhënies së lojës në studimin e kimisë në përputhje me veçoritë didaktike dhe psikologjiko-pedagogjike rrit nivelin e formimit të studentëve. Fjala "lojë" në rusisht ...

Dhe kërkesat higjienike); pajtueshmëria e aktivitetit edukativ dhe fizik me aftësitë e moshës së fëmijës; modaliteti motorik i nevojshëm, i mjaftueshëm dhe i organizuar në mënyrë racionale. Me teknologjinë arsimore të kursimit të shëndetit (Petrov) ai kupton një sistem që krijon kushtet maksimale të mundshme për ruajtjen, forcimin dhe zhvillimin e shpirtërore, emocionale, intelektuale, ...

Elektroliza është një reaksion redoks që ndodh në elektroda kur një rrymë elektrike e drejtpërdrejtë kalon përmes një zgjidhjeje të shkrirë ose elektrolit.

Katoda është një agjent reduktues dhe u jep elektrone kationeve.

Anoda është një agjent oksidues dhe pranon elektrone nga anionet.

Seritë e aktivitetit të kationeve:	Na + , Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , H+ , Cu 2+ , Ag + _____________________________→ Rritja e kapacitetit oksidativ
Seritë e aktivitetit anion:	I - , Br - , Cl - , OH - , NO 3 - , CO 3 2- , SO 4 2- ←__________________________________ Rritja e aftësisë së rikuperimit

Proceset që ndodhin në elektroda gjatë elektrolizës së shkrirjeve

(nuk varen nga materiali i elektrodave dhe natyra e joneve).

1. Anionet shkarkohen në anodë ( Jam - ; oh-

A m - - m ē → A °; 4 OH - - 4ē → O 2 + 2 H 2 O (proceset e oksidimit).

2. Kationet shkarkohen në katodë ( Me n + , H + ), duke u kthyer në atome ose molekula neutrale:

Me n + + n ē → Me ° ; 2 H + + 2ē → H 2 0 (proceset e rikuperimit).

Proceset që ndodhin në elektroda gjatë elektrolizës së tretësirave

KATODI (-) Nuk varet nga materiali i katodës; varen nga pozicioni i metalit në serinë e stresit	ANODI (+) Varet nga materiali i anodës dhe natyra e anioneve.
	Anoda është e pazgjidhshme (inerte), d.m.th. bërë nga qymyr, grafit, platin, ar.	Anoda është e tretshme (aktive), d.m.th. bërë ngaCu, Ag, Zn, Ni, Fedhe metale të tjera (përveçPt, Au)
1.Së pari reduktohen kationet metalike që janë në serinë e sforcimeve pasH 2 : Me n+ +nē → Me°	1. Para së gjithash, anionet e acideve pa oksigjen oksidohen (përveçF - ): A m- - mē → A°	Anionet nuk oksidohen. Atomet metalike të anodës oksidohen: Me° - nē → Me n+ Burra + katione shkoni në zgjidhje. Masa e anodës zvogëlohet.
2.Kationet metalike me aktivitet mesatar, që qëndrojnë ndërmjetAl Dhe H 2 , restaurohen njëkohësisht me ujë: Me n+ + nē →Me° 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	2. Anionet oksoacide (KËSHTU QË 4 2- , CO 3 2- ,..) Dhe F - mos oksidohen, molekulat oksidohenH 2 O : 2H 2 O - 4ē → O 2 +4H +
3. Kationet e metaleve aktive ngaLi përpara Al (përfshirëse) nuk reduktohen, por molekulat restaurohenH 2 O : 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	3. Gjatë elektrolizës së tretësirave të alkaleve, jonet oksidohenoh- : 4OH - - 4ē → O 2 +2H 2 O
4. Gjatë elektrolizës së tretësirave acidike reduktohen kationet H+: 2H + + 2ē → H 2 0

ELEKTROLIZA E SHKRIMEVE

Ushtrimi 1. Hartoni një skemë për elektrolizën e bromit të natriumit të shkrirë. (Algoritmi 1.)

Sekuenca	Kryerja e Veprimeve
	NaBr → Na + + Br -
	K- (katodë): Na+, A+ (anodë): Br -
	K + : Na + + 1ē → Na 0 (shërim), A + : 2 Br - - 2ē → Br 2 0 (oksidim).
	2NaBr = 2Na +Br 2

Detyra 2. Hartoni një skemë për elektrolizën e hidroksidit të natriumit të shkrirë. (Algoritmi 2.)

Sekuenca	Kryerja e Veprimeve
	NaOH → Na + + OH -
2.Tregoni lëvizjen e joneve në elektrodat përkatëse	K- (katodë): Na+, A + (anodë): OH -.
3. Hartoni diagramet e proceseve të oksidimit dhe reduktimit	K - : Na + + 1ē → Na 0 (shërim), A + : 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2 (oksidim).
4. Krijo një ekuacion për elektrolizën e alkalit të shkrirë	4NaOH = 4Na + 2H 2 O + O 2

Detyra 3.Hartoni një skemë për elektrolizën e sulfatit të natriumit të shkrirë. (Algoritmi 3.)

Sekuenca	Kryerja e Veprimeve
1. Krijo një ekuacion për shpërbërjen e kripës	Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
2.Tregoni lëvizjen e joneve në elektrodat përkatëse	K- (katodë): Na+ A+ (anodë): SO 4 2-
	K - : Na + + 1ē → Na 0 , A + : 2SO 4 2- - 4ē → 2SO 3 + O 2
4. Krijo një ekuacion për elektrolizën e kripës së shkrirë	2Na 2 SO 4 = 4Na + 2SO 3 + O 2

ELEKTROLIZA E ZGJIDHJEVE

Ushtrimi 1.Hartoni një skemë për elektrolizën e një tretësire ujore të klorurit të natriumit duke përdorur elektroda inerte. (Algoritmi 1.)

Sekuenca	Kryerja e Veprimeve
1. Krijo një ekuacion për shpërbërjen e kripës	NaCl → Na + + Cl -
	Jonet e natriumit në tretësirë ​​nuk reduktohen, kështu që uji zvogëlohet. Jonet e klorit oksidohen.
3. Hartoni diagramet e proceseve të reduktimit dhe oksidimit	K - : 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - A + : 2Cl - - 2ē → Cl 2
	2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH

Detyra 2.Hartoni një skemë për elektrolizën e një tretësire ujore të sulfatit të bakrit ( II ) duke përdorur elektroda inerte. (Algoritmi 2.)

Sekuenca	Kryerja e Veprimeve
1. Krijo një ekuacion për shpërbërjen e kripës	CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-
2. Zgjidhni jonet që do të shkarkohen në elektroda	Jonet e bakrit reduktohen në katodë. Në anodë në një tretësirë ​​ujore, jonet sulfate nuk oksidohen, kështu që uji oksidohet.
3. Hartoni diagramet e proceseve të reduktimit dhe oksidimit	K - : Cu 2+ + 2ē → Cu 0 A + : 2H 2 O - 4ē → O 2 +4H +
4. Krijo një ekuacion për elektrolizën e tretësirës ujore të kripës	2CuSO 4 +2H 2 O = 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

Detyra 3.Hartoni një skemë për elektrolizën e një tretësire ujore të një tretësire ujore të hidroksidit të natriumit duke përdorur elektroda inerte. (Algoritmi 3.)

Sekuenca	Kryerja e Veprimeve
1. Krijo një ekuacion për shpërbërjen e alkalit	NaOH → Na + + OH -
2. Zgjidhni jonet që do të shkarkohen në elektroda	Jonet e natriumit nuk mund të reduktohen, kështu që uji reduktohet në katodë. Jonet e hidroksidit oksidohen në anodë.
3. Hartoni diagramet e proceseve të reduktimit dhe oksidimit	K - : 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2 OH - A + : 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2
4. Hartoni një ekuacion për elektrolizën e një tretësire ujore alkali	2 H 2 O = 2 H 2 + O 2 , d.m.th. Elektroliza e një tretësire ujore alkali reduktohet në elektrolizë të ujit.

Mbani mend.Gjatë elektrolizës së acideve që përmbajnë oksigjen (H 2 SO 4, etj.), Bazat (NaOH, Ca (OH) 2, etj.) , kripërat e metaleve aktive dhe acidet që përmbajnë oksigjen(K 2 SO 4, etj.) Elektroliza e ujit ndodh në elektroda: 2 H 2 O = 2 H 2 + O 2

Detyra 4.Hartoni një skemë për elektrolizën e një tretësire ujore të nitratit të argjendit duke përdorur një anodë të bërë prej argjendi, d.m.th. anoda është e tretshme. (Algoritmi 4.)

Sekuenca	Kryerja e Veprimeve
1. Krijo një ekuacion për shpërbërjen e kripës	AgNO 3 → Ag + + NO 3 -
2. Zgjidhni jonet që do të shkarkohen në elektroda	Jonet e argjendit reduktohen në katodë dhe anoda e argjendit shpërndahet.
3. Hartoni diagramet e proceseve të reduktimit dhe oksidimit	K - : Ag + + 1ē→ Ag 0 ; A+: Ag 0 - 1ē→ Ag +
4. Krijo një ekuacion për elektrolizën e tretësirës ujore të kripës	Ag + + Ag 0 = Ag 0 + Ag + elektroliza zbret deri në transferimin e argjendit nga anoda në katodë.

Zgjidh opsionin e sakte.

91. Nga një përzierje kationesh: Ag + , Cu 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ fillimisht do të reduktohen kationet e mëposhtme:

92. Për të veshur metalin me nikel, elektroliza kryhet duke përdorur:

93. Gjatë elektrolizës së një solucioni të klorurit të natriumit, mjedisi i tretësirës në katodë është:

1. neutrale

   alkaline

94. Kalciumi mund të merret nga kloruri i kalciumit duke:

1) elektroliza e tretësirës

2) elektroliza e shkrirjes

3) reduktimi i hidrogjenit

4) zbërthimi termik.

95. Gjatë elektrolizës së një tretësire të klorurit të bakrit (anoda e bakrit), në anodë do të oksidohet:

2) oksigjen

3) hidrogjen

96. Gjatë elektrolizës së një solucioni karbonat natriumi me elektroda grafiti në anodë, ndodh sa vijon:

1) çlirimi i CO 2

2) çlirimi i oksigjenit

3) evolucioni i hidrogjenit

4) reshjet e natriumit.

Pjesa B

Jepni zgjidhje të plota detyrave.

1. Krijoni një formulë elektronike për atomet e hekurit, tregoni grafikisht elektronet e valencës në gjendje normale dhe të ngacmuar. Çfarë gjendje oksidimi mund të shfaqë një atom hekuri? Jepni shembuj të oksideve dhe hidroksideve të hekurit në gjendjet përkatëse të oksidimit, tregoni natyrën e tyre.

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

nxehtësia e formimit të amoniakut (N 0 arr.(N.H. 3 )) është e barabartë me:

92,15 kJ/mol;

92,15 kJ/mol;

46,76 kJ/mol;

46,76 kJ/mol.

4. Është i mundur reaksioni i reduktimit të oksidit të bakrit (II) me alumin

G 0 arr.. 3CuO + 2Al = Al 2 O 3 + 3 Cu

kJ/mol -129,8 -1582

Energjia e lirë e Gibbs (Gx.r.) është e barabartë me:

5. Kur 1 mol acid ortofosforik reagon me 1 mol hidroksid natriumi, formohet:

1) ortofosfat natriumi 3) ortofosfat dihidrogjen natriumi

2) hidrogjen fosfat natriumi 4) fosfat natriumi

Shkruani ekuacionet e reaksionit jonik molekular. Shuma e të gjithë koeficientëve në ekuacionin e shkurtër jonik është...

6. Portokallia metil bëhet e verdhë kur secila prej dy kripërave tretet në ujë:

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

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

Shkruani ekuacionet jonike molekulare për reaksionet e hidrolizës.

7. Kur tretësira ujore të kripërave të sulfatit të aluminit dhe karbonatit të natriumit bashkëveprojnë, shuma e koeficientëve në ekuacionin e shkurtër jonik është e barabartë me:

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

Një mjedis acid formohet kur secila prej dy kripërave tretet në ujë:

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

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

Hartoni ekuacionet e hidrolizës jonike molekulare dhe nxirrni konstantën e hidrolizës duke përdorur hapin e parë.

Në ekuacionin e reaksionit, diagrami i të cilit është:

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

Shuma e koeficientëve përballë formulave të substancave fillestare është e barabartë me:

Jepini një zgjidhje të plotë problemit (përdorni metodën jono-elektronike).

Vendosni sekuencën e saktë të veprimeve kur përcaktoni llojin e CA të hibridizimit. në një grimcë:

Përputhja:

Tipi i hibridizimit C.A. Grimca

1) sp 2 a) H 2 O

2) sp 3 b) VN 3

3) sp 3 d c) SCl 6

4) sp 3 d 2 g) CO

Duke përdorur algoritmin, merrni parasysh ato grimca në të cilat C.A. në hibridizimin sp 3 dhe sp 3 d.

NËG. E.:Ag | AgNO 3 | | Fe(Nr 3 ) 2 | Fe

Llogaritni emf në nr.

Jepni zgjidhje të plota detyrave

Prezantimi

KREU I. Rishikim i literaturës

1.1. Metodat për marrjen dhe riciklimin e klorurit të kalciumit 7

1.1.1 Metodat kimike 7

1.1.2. Metodat elektrokimike 10

1.2. Përgatitja e sakarateve të kalciumit dhe përdorimi i tyre si frenues korrozioni 12

1.3 Sinteza elektrokimike e gazit të klorit 13

1.4. Sinteza e dioksidit të karbonit 16

1.5. Modelet e proceseve elektrokimike në ujërat natyrore që përmbajnë jone kalciumi 17

1.5L. Elektroliza e ujërave termale 17

1.5.2. Elektroliza e ujit të detit 20

1.6. Përfundime nga rishikimi i literaturës 23

KAPITULLI II. Procedura eksperimentale 24

2.1. Matjet e polarizimit 24

2.2- Sintezat elektrokimike 25

2.3. Metodologjia për analizën dhe identifikimin e produkteve 26

2.4. Përpunimi matematik i rezultateve të fituara 33

Kapitulli III. Të dhëna eksperimentale dhe diskutim

3.1. Modelet e reaksioneve të elektrodës në një tretësirë ​​të klorurit të kalciumit në materiale të ndryshme elektroda 39

3.1.1. Procesi anodik - kinetika dhe mekanizmi i formimit të gazit të klorit gjatë elektrolizës së tretësirës së klorurit të kalciumit 39

3.1.2. Procesi i katodës - kinetika e formimit të gazit hidrogjen gjatë elektrolizës së një solucioni të klorurit të kalciumit 45

3.1.3. Aspektet përgatitore të elektrolizës së një tretësire ujore të klorurit të kalciumit 48

3.2. Veçoritë e shfaqjes së reaksioneve të elektrodës në tretësirat ujore (CAC12 + SUCCAROSE) në materiale të ndryshme elektroda 50

3.2.1. Procesi i katodës 50

3.2.2. Aspektet përgatitore të prodhimit elektrokimik të saharozës së kalciumit 58

3.2.3. Modelet e reaksioneve të elektrodës në sistem: (CaC12 + saharozë + Ca(OH) 2) 61

3.2.3.1 Procesi anodik 61

3.2.3.2 Procesi i katodës 62

3.3. Modelet e reaksioneve të elektrodës në sistem [CaCl2+NIII3+Ca(III3)2] 65

3.3.1. Procesi anodik 65

3.3.2. Procesi i katodës. 68

3.3.3. Aspektet përgatitore të sintezës elektrokimike të nitratit të kalciumit 74

3.3.4. Aspektet përgatitore të prodhimit elektrokimik të dioksidit të karbonit 75

3.4 Prodhimi elektrokimik i acetatit të kalciumit 78

3.4.1. Karakteristikat e procesit katodik në elektrosintezën e acetatit të kalciumit në materiale të ndryshme elektroda 79

3.4.2. Aspektet përgatitore të elektrosintezës së acetatit të kalciumit 87

Letërsia

Hyrje në veprën

Rëndësia e temës. Pothuajse të gjitha ujërat natyrore përmbajnë komponime kalciumi në përqendrime të ndryshme. Sasi të mëdha të klorurit të kalciumit formohen si mbetje gjatë prodhimit të sodës, hidrolizës së përbërjeve organike të kloruruara dhe në procese të tjera të prodhimit.

Metodat e njohura kimike dhe elektrokimike për përpunimin e klorurit të kalciumit kanë disavantazhe domethënëse: dekompozimi i klorurit

kalciumi në një temperaturë prej 950-1000 C kërkon përdorimin e materialeve të veçanta ndërtimi dhe kosto të larta të energjisë; gjatë elektrolizës së tretësirave të klorurit të kalciumit, një precipitat i patretshëm depozitohet në katodë. (tCa(OH)2* iCaCI2) dhe me kalimin e kohës ndalon kalimi i rrymës elektrike nëpër sistem.

Përpunimi i klorurit të kalciumit në produkte më të vlefshme, duke e përdorur atë si një lloj i ri lëndë e parë për prodhimin e acidit klorhidrik, klorit, acideve klorosulfonike dhe klorurit të aluminit në prodhimin organik dhe farmaceutik, është një problem urgjent.

Veçanërisht premtuese për këto qëllime janë metodat elektrokimike që lejojnë sintezën e produkteve kimike pa përdorimin e reagentëve, duke përdorur procese elektrooksiduese dhe elektro-reduktuese.

Zgjedhja e objekteve kërkimore në punën e disertacionit u përcaktua, nga njëra anë, nga vlera e produkteve përfundimtare, dhe nga ana tjetër, nga mundësia e përdorimit të klorurit të kalciumit si lëndë e parë, një mbetje industriale me tonazh të madh, përpunimi i të cilave ndihmon në mbrojtjen e mjedisit nga emetimet e dëmshme industriale.

Qëllimi dhe objektivat e studimit. Qëllimi i punës ishte studimi i ligjit
dimensionet e reaksioneve të elektrodës dhe prodhimi i kalciumit që përmban
komponimet e lëngëta nga tretësirat ujore të klorurit të kalciumit.

Arritja e këtij qëllimi kërkonte zgjidhjen e detyrave të mëposhtme:

të studiojë reaksionin anodik të çlirimit të klorit nga tretësirat ujore të klorurit të kalciumit në materiale të ndryshme elektrodë;

të vendosë kinetikën dhe mekanizmin e reaksioneve të elektrodës në tretësirat ujore të klorurit të kalciumit, nitratit të kalciumit, acetatit të kalciumit dhe një përzierje të klorurit të kalciumit me saharozë;

Përcaktoni parametrat optimalë për sintezën elektrokimike të kalciumit
F komponimet që përmbajnë ci: dendësia e rrymës, përqendrimet e elektroliteve,

outputet aktuale të produkteve të synuara.

Objektet e studimit ishin proceset elektrokimike, prote
duke depërtuar në materiale të ndryshme elektrodë në tretësirat ujore të klorurit
kalcium me aditivë të ndryshëm. Zgjedhja e objektit të kërkimit u përcaktua me
nga njëra anë, mungesa e njohurive dhe kompleksiteti i proceseve të elektrodës në gara
sistemet në shqyrtim dhe nga ana tjetër mundësia e përdorimit të mbetjeve
Sh prodhimi në shkallë të gjerë të klorurit të kalciumit për të marrë të vlefshme

produkteve.

Risi shkencore:

Është krijuar një bazë shkencore për teknologjinë dhe zgjidhjet e avancuara teknologjike për elektrolizën e tretësirave ujore që përmbajnë jone kalciumi;

Modelet e shfaqjes së reaksioneve anodike dhe katodike sipas
rrezatimi i përbërjeve që përmbajnë kalcium në materiale të ndryshme elektrodë

Rëndësia praktike punon:

Për herë të parë, duke përdorur klorurin e kalciumit si lëndë të parë, u sintetizuan komponime kimike të tilla të vlefshme si acetati i kalciumit, saharoza e kalciumit, nitrat kalciumi, dioksidi i karbonit, klori dhe gazrat e hidrogjenit.

Miratimi puna. Rezultatet kryesore u raportuan dhe u diskutuan në takimin XIV mbi elektrokiminë e përbërjeve organike "Lajmet e elektrokimisë së përbërjeve organike" (Novocherkassk, 1998), në konferencën shkencore dhe praktike gjithë-ruse "Kimi në teknologji dhe mjekësi" (Makhachkala , 2002), në Konferencën Ndërkombëtare Shkencore-Teknike kushtuar 70-vjetorit të Universitetit Shtetëror të Shën Peterburgut për Temperaturat e Ulëta dhe Teknologjitë e Ushqimit (Shën Petersburg, 2001), Konferenca Ndërkombëtare "Problemet moderne të kimisë organike, ekologjisë dhe bioteknologji" (Luga, 2001), në konferencat përfundimtare All-Ruse " Ekologjia dhe përdorimi racional i burimeve natyrore" (Shën Petersburg, 2001 dhe 2002).

Objekti dhe struktura e disertacionit. Disertacioni përbëhet nga një hyrje, tre kapituj, përfundime dhe një listë referencash, duke përfshirë 111 tituj. Punimi është paraqitur në 100 faqe tekst të shtypur me makinë, përfshin 36 figura dhe 6 tabela.

Puna u krye në kuadër të një granti nga Ministria e Arsimit e Federatës Ruse në kuadër të programit "Kërkimi shkencor i arsimit të lartë në fushat prioritare të shkencës dhe teknologjisë", nënprogrami - "Ekologjia dhe përdorimi racional i burimeve natyrore", seksioni - "Problemet e formacioneve të krijuara nga njeriu dhe përdorimi i mbetjeve industriale dhe shtëpiake 2001-2002." .

Përgatitja e sakarateve të kalciumit dhe përdorimi i tyre si frenues korrozioni

Klori përdoret në sasi të konsiderueshme për përgatitjen e zbardhuesve (hipoklorit të kalciumit dhe zbardhuesit). Nga djegia e klorit në një atmosferë hidrogjeni, përftohet klorur hidrogjeni i pastër. Kloruret përkatëse përdoren në prodhimin e titanit, niobit dhe silikonit. Kloruret e hekurit dhe fosforit të aluminit përdoren gjithashtu në mënyrë industriale.

Mbi 60% e gjithë klorit të prodhuar përdoret për sintezën e komponimeve organoklorinike. Konsumatorët e mëdhenj të klorit përfshijnë prodhimin e tetraklorurit të karbonit, kloroformit, klorurit metilen, dikloroetanit, klorurit të vinilit dhe klorobenzenit. Sasi të konsiderueshme të klorit konsumohen në sintezën e glicerinës dhe etilen glikolit duke përdorur metodat e klorit, si dhe në sintezën e disulfidit të karbonit.

Për dezinfektimin e ujit, dioksidi i klorit, i marrë përmes elektrolizës së një solucioni të klorurit të natriumit, është më premtues.

Sipas vlerësimeve paraprake, prodhimi i klorit në vitin 1987 në Shtetet e Bashkuara arriti në 10.4 milion ton. Kostoja e 1 ton klor është 195 dollarë.Klori fitohet nga elektroliza e një solucioni NaCl. Bazat teorike dhe dizajnet e elektrolizuesve industrialë janë përshkruar në monografi.

Zotërimi i teknologjisë së elektrolizës së shëllirëve NaCl duke përdorur membranat e shkëmbimit të joneve bën të mundur uljen (në krahasim me elektrolizën e diafragmës ose merkurit) të kostos së pajisjeve (me 15-25%) dhe kostove të energjisë (me 20-35%). Rentabiliteti i elektrolizës së membranës shoqërohet me mundësinë e prodhimit të alkalit me përqendrim 40% me një konsum të energjisë elektrike prej 200 kWh/t të produktit. Membranat me dy shtresa lejojnë funksionimin në densitet të rrymës deri në 4 kA/m, gjë që siguron përdorim më efikas të energjisë elektrike të lirë gjatë natës. Këto avantazhe kompensojnë plotësisht koston relativisht të lartë të membranave të reja (500-700 $/m2).

Diskutohet efektiviteti i përdorimit të katodave të aktivizuara për të reduktuar mbitensionin e evolucionit të hidrogjenit. Një ulje e mëtejshme e tensionit të qelisë mund të arrihet duke rritur presionin e funksionimit në 5 bar duke rritur njëkohësisht temperaturën. Përdorimi i oksigjenit (ajrit), i cili depolarizon katodën, duke zëvendësuar procesin e evolucionit të hidrogjenit me procesin e reduktimit të oksigjenit, redukton kostot e energjisë në 1600 kWh/t alkali (nëse nuk merret parasysh intensiteti i energjisë së humbur të hidrogjenit) . Një rrugë alternative është elektrooksidimi i hidrogjenit në një qelizë karburanti.

Përshkruhen eksperimentet e kompanisë Hoechst me një elektrolizer me membranë klori me një sipërfaqe membrane prej 0,1 m2. U zbulua se efikasiteti aktual, i cili zvogëlohet me rritjen e përqendrimit të alkalit, arrin një minimum në një përqendrim prej 30% dhe më pas rritet në një përqendrim prej 34%, pas së cilës bie përsëri. Janë marrë në konsideratë mekanizma të ndryshëm për zbatimin e procesit të membranës dhe përzgjedhjen e vetive të membranës dhe arsyet e plakjes së tyre. Është treguar se vetëm me një kosto të ulët të avullit, kostoja e kostos së energjisë në elektrolizën e membranës mund t'i afrohet asaj të metodës së merkurit.

Puna kreu një studim sistematik të procesit të elektrolizës së solucioneve të klorureve të metaleve alkaline dhe tokësore alkaline pa diafragmë. Është treguar se ndryshimet në rrjedhën e procesit anodik, në varësi të natyrës së kationit të elektrolitit fillestar, janë për shkak të tretshmërisë së ndryshme të produkteve të elektrolizës, kryesisht nga tretshmëria e hidroksideve të metaleve përkatëse.

Në një elektrolizer me membranë kloride, të paktën në njërën anë të membranës ka një shtresë poroze të përshkueshme nga gazi dhe lëngu që nuk ka aktivitet elektrodë. Në dhomat e katodës dhe anodës, presioni preferohet të mbahet deri në 15 kgf/cm2, gjë që bën të mundur uljen e tensionit të elektrolizës. Metoda mund të aplikohet për elektrolizën e ujit dhe acidit klorhidrik.

Punimi diskuton një model të procesit të prodhimit të gazit të klorit në një elektrolizer pa rrjedhje.

Elektroliza e ujërave termale

Kohët e fundit, hipokloriti i natriumit ose i kalciumit është përdorur për të pastruar dhe veçanërisht neutralizuar ujin. Rritja e interesit për hipoklorit është kryesisht për shkak të mundësive të mëdha të përdorimit të tij. Përdorimi i hipokloritit të marrë nga elektroliza e ujit të detit për trajtimin e ujërave të zeza është i sigurt për mjedisin.

Metoda elektrokimike për prodhimin e solucioneve hipoklorite me elektrolizë të tretësirave ujore të kripës së tryezës ose ujërave natyrale bën të mundur organizimin e këtij prodhimi direkt në vendet ku konsumohen tretësirat dhe nuk ka nevojë për ruajtje afatgjatë të tretësirave të hipokloritit.

Aktualisht, janë përdorur dy metoda të prodhimit elektrokimik të një dezinfektuesi: elektroliza e solucioneve të koncentruara të klorurit të natriumit e ndjekur nga përzierja me ujin e trajtuar dhe elektroliza e drejtpërdrejtë e ujit të dezinfektuar. Procesi i elektrolizës, si në njërin ashtu edhe në rastin tjetër, varet nga dendësia e rrymës në elektroda, përqendrimi i klorurit të natriumit, pH, temperatura dhe natyra e lëvizjes së elektrolitit, materiali i elektrodave dhe pasivimi i tyre, si. si dhe mënyra e furnizimit me rrymë të elektrodave.

Është studiuar procesi i sintezës elektrokimike të hipokloritit të natriumit në një elektrolizer membranor me elektrodë ORTA dhe një membranë qeramike inorganike me bazë 2x0g. U studiua ndikimi i densitetit të rrymës, përqendrimi i tretësirës së klorurit të natriumit, shpejtësia e furnizimit të tretësirës së klorurit të natriumit, shpejtësia e furnizimit të tretësirave në dhomat e elektrodës. Është treguar se, në kushte optimale, efikasiteti aktual i hipokloritit të natriumit është 77% me një konsum specifik të energjisë elektrike prej 2.4 kWh/kg dhe klorur natriumi 3.1 kg/kg. Aftësia korrozioni e anodës u përcaktua në kushte eksperimentale.

Propozohet një metodë dhe pajisje për monitorimin e përbërjeve që përmbajnë klor gjatë trajtimit të ujit, të destinuara kryesisht për dezinfektimin e ujit në pishina. Gjenerimi i një solucioni dezinfektues të hipokloritit të natriumit kryhet duke përdorur metodën elektrolitike, dhe supozohet se uji në pishinë përmban një sasi të mjaftueshme kloruresh. Uji qarkullon në një qark të mbyllur, në pjesën e jashtme të të cilit ka një elektrolizer, si dhe një filtër për pastrimin e ujit.

Për të dezinfektuar ujin e pijshëm, autorët e patentës propozojnë ndërtimin e një mini-elektrolizeri në sipërfaqen anësore të tubacionit, në të cilin hipokloriti prodhohet elektrokimikisht nga një zgjidhje e holluar që përmban klorur.

U studiuan veçoritë e elektrolizës së një solucioni të holluar (0,89%) klorur natriumi në kushte rrjedhjeje. Është vërtetuar se rritja e shkallës së rrjedhës çon në një rënie të mprehtë të rendimentit të klorit dhe mund të rrisë ndjeshëm produktivitetin dhe qëndrueshmërinë e elektrolizuesit. Rezultatet më të mira u morën në një elektrolizer me elektroda titani të veshura me platin të shpërndarë me një faktor vrazhdësie të paktën 200, me aktivizim periodik katodik të anodës.

Është studiuar procesi elektrokimik i sintezës së hipokloritit të natriumit nën presion. Elektroliza kryhet në një autoklavë prej aliazh titani, të përforcuar nga brenda me fluoroplastikë me nxitje. Gazi i hidrogjenit i formuar gjatë reaksionit katodik grumbullohet në sistem, duke rritur presionin e tij. Studimet u kryen nën një presion prej 100-150 atm. Për shkak të faktit se tretësira është nën presion të lartë, tretshmëria e klorit rritet, gjë që çon në rendimente më të larta aktuale të hipokloritit të natriumit. Dioksidi i rutenit me bazë titani, grafiti dhe platini u përdorën si materiale katodë dhe titani shërbeu si katodë.

Përdorimi i hipokloritit të natriumit, i marrë nga elektroliza e ujërave natyrore, raportohet për të pastruar ujin nga fusha Makhachkala-Ternair nga fenoli.

Uji i detit ka mineralizim të lartë. Mineralizimi i ujit të detit në përgjithësi është 3.5% ose 35000 ppm.” 1. Prej tyre vetëm dy përbërës (kloruret dhe natriumi) janë të pranishëm në sasi më shumë se 1%, ndërsa përqendrimi i dy të tjerëve: sulfati dhe magnezi është rreth OD%;kalciumi, kaliumi, bikarbonati dhe bromi përbëjnë rreth 0.001%.Elementet e mbetura janë të pranishëm në përqendrime shumë të ulëta.

Sipas raportit të kripërave individuale me shumën e tyre, kripësia e ujërave të Detit Kaspik ndryshon nga deti oqeanik dhe i Zi. Ujërat e Detit Kaspik janë relativisht të varfër, krahasuar me ato oqeanike, me jone Na dhe SG dhe të pasura me jone Ca dhe SO4. Kripësia mesatare e ujërave të Detit Kaspik është 12.8-12.85%, duke u ndryshuar nga 3% në gryka e Vollgës deri në 20% në gjirin e Ballkanit. Në dimër, kripësia e ujërave të Kaukazit të Veriut është e lartë, gjë që shpjegohet me formimin e akullit dhe fluksin e dobët të ujërave të Vollgës.

Vitet e fundit vihet re një rritje e fluksit të kripërave në det, e cila shoqërohet me rritje të rrjedhës jonike të lumenjve.

Sasia më e madhe e grimcave të pezulluara të pranishme në ujërat e detit përmbajnë të njëjtat minerale si shkëmbinjtë përreth (kaolinit, talk, kuarc, feldspat, etj.). Tabela 1.1. Prezantohet përbërja kryesore e ujit të Detit Kaspik.

Sintezat elektrokimike

Analiza e përbërjeve që përmbajnë klor është kryer duke përdorur metodat e mëposhtme: Përcaktimi i HC me metodën Pontius. 10 ml elektrolit (pH = 8) me shtimin e një sasie të vogël niseshteje u titrua me një tretësirë ​​OD të jodur kaliumit. Përkufizimi i SG. Sillni 1 ml elektrolit në 100 ml me ujë të distiluar. Titroni 10 ml kampion me një tretësirë ​​0,1 N të nitratit të argjendit në prani të disa pikave CH3COOH + K2ClO4.

Përcaktimi i C1CV. Shtoni 25 ml kripë Mohr në 10 ml mostër. Ngroheni derisa të shfaqen flluska dhe ftohen ashpër. Shtoni 5 ml përzierje Reinhart dhe titroni me tretësirë ​​permanganat kaliumi 0,1 N derisa të shfaqet një ngjyrë rozë.

Përkufizimi i SY/. Shtoni 10 ml tretësirë ​​të ngopur të klorurit të kaliumit në 10 ml elektrolit. Nëse nuk formohet një precipitat, atëherë nuk ka CO/s në sistem. Përcaktimi i sasisë së klorit të çliruar Klori i gaztë i formuar gjatë elektrolizës kalon nëpër një tretësirë ​​të jodirit të kaliumit dhe jodi i çliruar titrohet me tiosulfat natriumi të një përqendrimi të caktuar. Klori përcaktohet me metodën titrimetrike jodometrike.

Reagentët: tiosulfat natriumi - tretësirë ​​0,005 N; KI - zgjidhje 10%; përzierje tampon acetati. Përgatitet duke përzier vëllime të barabarta të tretësirave 1 N të CH3COONa dhe CH3COOH; tretësirë ​​niseshteje e përgatitur fllad - zgjidhje 1%.

Ecuria e vendosmërisë. Hidhni me pipetë 100 ml ujë rubineti në një balonë konike 250 ml, shtoni 5 ml tretësirë ​​10% KI, 5 ml përzierje buferike acetate dhe 1 ml tretësirë ​​niseshteje. Titroni kampionin me tretësirë ​​tiosulfat natriumi 0,005 N derisa të zhduket ngjyra blu e tretësirës.

Për të përcaktuar përmbajtjen e kalciumit në ujë, përdoret metoda trilonometrike, e cila bën të mundur përcaktimin e 0,1 mg ose më shumë Ca në një kampion. Kjo metodë bazohet në përdorimin e Trilon B në prani të treguesit mu-rexide. Thelbi i metodës është që jonet e Ca2+ në një mjedis alkalik formojnë një përbërje komplekse me murexide, e cila shkatërrohet gjatë titrimit me Trilon B si rezultat i formimit të një kompleksonati më të qëndrueshëm të natriumit. Murexide (kripa e amonit të acidit vjollcë në pH 12 ndërvepron me jonet e Ca, duke formuar komponime rozë.

Mureksidi nuk reagon me jonet Mg, por nëse ky i fundit në ujin në studim është më shumë se 30 mg/l, do të formohet një precipitat i Mg(OH)2, duke përthithur treguesin në sipërfaqen e tij, gjë që e bën të vështirë fiksimin e pikë ekuivalente. Pastaj tretësira e provës duhet të hollohet 5-6 herë për të zvogëluar përqendrimin e magnezit.

Reagentët: Trilon B - tretësirë ​​0,05 N. Normaliteti i saktë përcaktohet duke përdorur një zgjidhje standarde 0.05 N të MgS04 ose të përgatitur nga fix-sanal; NaOH - zgjidhje 10%; murexide - përzierje e thatë (1 pjesë murekside dhe 99 pjesë NaCl).

Ecuria e analizës. Hidhni me pipetë 100 ml ujë që do të testohet në një balonë konike 250 ml, shtoni 5 ml tretësirë ​​10% hidroksid natriumi dhe shtoni pak përzierje treguese të thatë. Zgjidhja bëhet e kuqe. Mostra titrohet me Trilon B me përzierje të fuqishme derisa të shfaqet një ngjyrë vjollcë, e cila është e qëndrueshme për 3-5 minuta. Me shtimin e mëtejshëm të Trilon B, ngjyra nuk ndryshon. Një kampion i titruar mund të përdoret si "dëshmitar", por duhet mbajtur mend se një mostër e titruar ruan ngjyrën e qëndrueshme për një kohë relativisht të shkurtër. Prandaj, është e nevojshme të përgatitet një "dëshmitar" i ri nëse vërehet një ndryshim në ngjyrën e atij të përgatitur më parë.

Procesi i katodës - kinetika e formimit të gazit të hidrogjenit gjatë elektrolizës së një solucioni të klorurit të kalciumit

Duke pasur parasysh se platini është një material elektrodë i shtrenjtë, procesi i çlirimit të klorit është studiuar duke përdorur një material më të lirë - grafit. Fik. Figura 3.3 tregon kthesat e tensionit të rrymës anodike në grafit në tretësirat ujore të klorurit të kalciumit në një përqendrim 0.1 - 2.0 M. Ashtu si në rastin e një elektrode platini, me një rritje në përqendrimin e klorurit të kalciumit, potenciali për çlirimin e klorit ndryshon në anën anodike me një mesatare prej 250 - 300 mV.

Nga kthesat e tensionit të rrymës së çlirimit të klorit të paraqitura më sipër në materialet e elektrodave të bëra nga platini, grafiti dhe ORTA, rezulton se me rritjen e përqendrimit të klorurit të kalciumit, procesi i çlirimit molekular të klorit lehtësohet për shkak të një rënie në përbërësin e difuzionit të procesit. .

Për të krahasuar parametrat kinetikë të çlirimit të klorit në Fig. Figura 3.4 tregon varësitë përkatëse Tafel të mbitensionit (n) nga logaritmi i densitetit të rrymës (lg і) në platin, elektroda grafiti dhe ORTA.

Ekuacionet përkatëse drejtvizore, pas llogaritjes së koeficientëve a dhe b, mund të paraqiten në formën e mëposhtme: Duke përdorur koeficientët e llogaritur a dhe b, u gjetën karakteristikat e procesit - rryma e këmbimit i0 dhe koeficienti i transferimit a.

Parametrat për ndarjen elektrokimike të klorit nga një zgjidhje 2M klorur kalciumi janë dhënë më poshtë:

Në Fig. 3.5. Për analizë krahasuese, janë paraqitur kurbat e rrymës-tensionit anodik për platinin, grafitin dhe ORTA në një tretësirë ​​2M klorur kalciumi. Siç shihet nga figura, klori lirohet nga një tretësirë ​​e klorurit të kalciumit në potencialet më të ulëta në anodën ORTA, dhe kurba e tensionit aktual në grafit zhvendoset me 250 - 300 mV në lidhje me kurbën ORTA në anën anodike. Prandaj, është e qartë se është e preferueshme të përdoret ORTA si një material anod në elektrolizën e tretësirave ujore të klorurit të kalciumit. Në grafit, konsumi i energjisë do të jetë më i lartë, dhe ky i fundit është inferior në qëndrueshmëri ndaj ORTA, veçanërisht në ngarkesa të larta anodike.

Duke marrë parasysh që kostot e energjisë gjatë elektrolizës varen edhe nga kinetika e procesit katodik, ne studiuam modelet e evolucionit të hidrogjenit nga tretësirat ujore të klorurit të kalciumit në materiale të ndryshme elektrodë.

Në Fig. 3.6. Janë paraqitur lakoret e rrymës-tensionit të evolucionit katodik të hidrogjenit nga tretësirat e klorurit të kalciumit me përqendrim 0,5 - 2,0 M në një elektrodë platini. Analiza e kurbave të tensionit rrymë tregon se me rritjen e përqendrimit të klorurit të kalciumit, mbitensioni i evolucionit të hidrogjenit rritet (me 30-40 mV). Një shpjegim i mundshëm mund të jetë formimi i një precipitati pak të tretshëm të kripërave të kalciumit, duke mbrojtur sipërfaqen e elektrodës së platinit dhe sasia e të cilit rritet me rritjen e përqendrimit të joneve të Ca+. Në këtë drejtim, vërehet një rritje e dukshme e tensionit në elektrolizer, e vërejtur më herët në punën gjatë prodhimit elektrokimik të hipokloritit të kalciumit.

Lakoret e rrymës-tensionit të katodës të marra në materialet e elektrodave më të përballueshme për elektrolizë praktike - grafit, çelik, bakër dhe titan - janë paraqitur në figurat 3.7 dhe 3.8. Lakoret e rrymës-tensionit tregojnë se një mbitension i ulët i evolucionit të hidrogjenit pas platinit vërehet në elektrodën e grafitit (Fig. 3.7, kurba 2)? ndërsa elektroreduktimi i joneve të hidrogjenit në katodën e titanit (Fig. 3.8, kurba 2) ndodh me mbitensionin më të lartë. Kjo sjellje është tipike për metalet e veshura me okside fazore në rajonin e potencialeve të evolucionit të hidrogjenit dhe që kanë një efekt frenues në proces. Prandaj, materiali katodik më i përshtatshëm për elektrolizën e tretësirës së klorurit të kalciumit është grafiti.

Vetitë fiziko-kimike të elektrolitit

Pika e shkrirjes së klorurit të kalciumit është 774°. Në disa raste, elektrolitit i shtohen klorur kaliumi (pika e shkrirjes 768°) dhe nganjëherë klorur natriumi (pika e shkrirjes 800°).
Diagrami i shkrirjes së sistemit CaCl2-KCl u studiua nga O. Menge. Përbërja CaCl2 KCl formohet në sistem dhe ka dy eutektikë, në 75 mol.% CaCl2 me pikë shkrirjeje 634° dhe në 25 mol.% CaCl2 me pikë shkrirje 587°.
Sistemi CaCl2-NaCl jep një eutektikë në 53 mol% CaCl2 me një pikë shkrirjeje rreth 494°.
Diagrami i gjendjes së sistemit CaCl2-KCl-NaCl është studiuar nga K. Scholich. Në të, në 508°, formohet një eutektikë me përbërje 52% CaCl2, 41% NaCl, 7% KCL.
Elektroliti i rekomanduar nga Ruff dhe Plato përmban 85,8% CaCl2 dhe 14,2% CaF2 dhe shkrihet në 660°. Dendësia e klorurit të kalciumit, sipas Arndt, shprehet me ekuacionin: d = 2,03-0,00040 (t° - 850°)
Sipas V.P. Borzakovsky, dendësia e CaCl2 në 800° është 2.049; në 900° 2.001, në 1000° 1.953 Shtesat e klorurit të kaliumit ose klorurit të natriumit zvogëlojnë densitetin e shkrirjes. Megjithatë, edhe me shtesa të konsiderueshme të klorureve të metaleve alkali, diferenca në densitetin e shkrirjes dhe kalciumit metalik është ende e mjaftueshme për metal për të notuar lehtësisht në sipërfaqen e elektrolitit
Vlera e viskozitetit dhe tensionit sipërfaqësor të klorurit të kalciumit në kufirin me fazën e gazit, sipas V.P. Borzakovsky janë dhënë më poshtë

Shtesat e klorurit të kaliumit dhe klorurit të natriumit në klorurin e kalciumit zvogëlojnë viskozitetin e shkrirjes dhe rrisin tensionin sipërfaqësor në kufirin me fazën e gazit.
Përçueshmëria elektrike e klorurit të kalciumit është, sipas Borzakovskit: në 800° 2,02 ohm-1/cm3, në 900° 2,33 ohm-1/cm3; një vlerë afër këtyre të dhënave është marrë nga Sandonini. Shtesat deri në 25% (mol.) klorur kaliumi, ose deri në 55% (mol.) klorur natriumi reduktojnë përçueshmërinë elektrike; rritja e mëtejshme e aditivëve rrit përçueshmërinë elektrike të shkrirjes
Presioni i avullit të klorurit të kalciumit është dukshëm më i lartë se ai i KCl, NaCl, MgCl2. Pika e vlimit të klorurit të kalciumit është afërsisht 1900°. Presioni total i avullit në një përzierje të klorurit të kalciumit me kripërat e treguara të klorurit u studiua nga V.A. Ilyichev dhe K.D. Muzhzhalev.
Tensioni i zbërthimit të klorurit të kalciumit (v), i matur nga Combi dhe Devato nga e.m.f. polarizimi në intervalin e temperaturës 700-1000°, i shprehur me formulën

E = 3,38 - 1,4*10v-3 (t°-700°)

Më poshtë është një krahasim i tensioneve të dekompozimit të disa kripërave të klorurit në një temperaturë prej 800°.

Në praktikë, me një dalje aktuale prej 60-85%, emf i kundërt në banjë është 2.8-3.2 V. Drossbach thekson se e kundërta p.sh. e vërejtur gjatë elektrolizës. d.s. përgjigjet e.m.f. qelizat

Ca/CaCl/CaCl2/Cl2.

Tensioni i zbërthimit të kripërave zvogëlohet me rritjen e temperaturës.Ho, meqenëse koeficientët e ndryshimit të temperaturës në tensionin e zbërthimit për kripëra të ndryshme janë të ndryshëm, sekuenca e ndarjes së një metali të caktuar nga një përzierje kripërash mund të ndryshojë me temperaturën. Në temperaturat e elektrolizës së klorurit të kalciumit, është e mundur shkarkimi i joneve të magnezit dhe natriumit. Prandaj, elektroliti i banjës së kalciumit duhet të jetë i pastër nga papastërtitë e këtyre kripërave

Elektroliza me katodë prekëse

Teoria bazë

Gjatë elektrolizës së klorurit të kalciumit të shkrirë, kalciumi i çliruar në katodë, si në prodhimin e magnezit ose natriumit, është shumë më i lehtë se elektroliti dhe për këtë arsye noton në sipërfaqen e banjës. Megjithatë, nuk është e mundur të merret kalciumi në formë të lëngshme në të njëjtën mënyrë si magnezi. Magnezi tretet pak në elektrolit dhe mbrohet nga një shtresë elektroliti që mbahet në sipërfaqen e metalit. Magnezi që noton në sipërfaqen e elektrolitit hiqet periodikisht. Kalciumi është shumë më aktiv se magnezi dhe nuk mbrohet nga një shtresë elektrolite. Tretshmëria e tij në elektrolit është e lartë; sipas hulumtimit të Lorenz-it, 13% e metalit tretet në klorur kalciumi. Kur shpërndahet, formohet nënklorur CaCl, i cili, duke reaguar me klorin, shndërrohet në CaCl2. Nën ndikimin e oksigjenit dhe lagështisë atmosferike, subkloridet formojnë një pezullim të oksidit të kalciumit në shkrirje. Nëse kalciumi i shkrirë lejohet të qëndrojë në kontakt me elektrolitin, atëherë, për shkak të qarkullimit të këtij të fundit, kalciumi do të largohet në rajonin e klorit të anodës dhe përfundimisht do të kthehet i gjithë në klorur kalciumi. Përveç tretjes në elektrolit, kalciumi, duke qenë në sipërfaqen e banjës, reagon në mënyrë aktive me gazrat që e rrethojnë.
Kur kalciumi lirohet nën pikën e tij të shkrirjes, formohet një metal dendritik sfungjer, i përshkuar me kripë, me një sipërfaqe të madhe oksidimi. Shkrirja e një metali të tillë është shumë e vështirë. Prandaj, metali i kalciumit me një dalje të pranueshme të rrymës mund të merret vetëm duke përdorur metodën Rathenau dhe Süter - elektroliza me katodë prekëse.Thelbi i metodës është që katoda fillimisht të prekë elektrolitin e shkrirë. Në pikën e kontaktit, formohet një pikë e lëngshme metali që lag mirë katodën, e cila, kur katoda ngrihet ngadalë dhe në mënyrë të barabartë, hiqet nga shkrirja së bashku me të dhe ngurtësohet. Në këtë rast, pika e ngurtësuar mbulohet me një film të fortë elektroliti, i cili mbron metalin nga oksidimi dhe nitridimi. Duke ngritur vazhdimisht dhe me kujdes katodën, kalciumi tërhiqet në shufra.
Kushtet për elektrolizë me një katodë prekëse në një elektrolit të klorurit të kalciumit dhe fluorit u studiuan dhe u përmirësuan më tej nga Goodwin, i cili zhvilloi një aparat për eksperimente laboratorike, Frery, i cili i kushtoi vëmendje teknikave praktike në elektrolizë, Brace, i cili ndërtoi një 200 A. banjë, dhe të tjerët.
Në Rusi, kjo metodë u studiua dhe u përmirësua në banjat me një rrymë nga 100 në 600 A (Z.V. Vasiliev, V.P. Mashovets, B.V. Popov dhe A.Yu. Taits, V.M. Guskov dhe M.T. Kovalenko , A.Yu. Taits dhe M.I. Pavlov, Yu.V. Baymakov).
Një nga kushtet për arritjen e efikasitetit të kënaqshëm të rrymës është përdorimi i densitetit të lartë të rrymës në katodë. Kjo është e nevojshme në mënyrë që sasia e metalit të çliruar për njësi të kohës të tejkalojë ndjeshëm shpërbërjen e tij. Në varësi të sipërfaqes së punës së katodës, fuqisë së elektrolizuesit dhe faktorëve të tjerë, densiteti i rrymës së katodës zgjidhet brenda intervalit 50-250 A/cm2. Për rrjedhën normale të procesit, është e rëndësishme të sigurohet kontrolli i saktë i ngritjes së katodës. Ngritja shumë e shpejtë e katodës bën që një pikë e lëngshme metali të ndahet dhe të shpërndahet në elektrolit. Me një rritje të ngadaltë, kalciumi mbinxehet dhe shkrihet larg shufrës. Ndarja e metaleve mund të shkaktohet edhe nga mbinxehja e elektrolitit. Tretja e kalciumit në elektrolit me formimin e nënklorurit të kalciumit dhe oksidit të kalciumit shkakton trashjen e elektrolitit dhe formimin e shkumës, e cila prish funksionimin normal të banjës. Kur banja është e ftohtë, metali në katodë rritet në formën e dendriteve.
Dendësia e rrymës në anodë zgjidhet sa më e ulët (rreth 0,7-1,5 A/cm2) për të shmangur efektin e anodës. Efekti i anodës ndodh kur dendësia e rrymës në grafit arrin 8 A/cm2, dhe në anodën e karbonit 5,6 A/cm2. Temperatura e elektrolitit të klorurit të kalciumit pa aditivë mbahet në 800-810°, por me shtimin e kripërave të tjera zvogëlohet. Rreth katodës, për shkak të përqendrimit të lartë të rrymës, vërehet një buzë e elektrolitit të mbinxehur, me një temperaturë prej 820-850 °. Për shkak të nevojës për të mbajtur temperaturën e elektrolitit afër pikës së shkrirjes së kalciumit (851°), aditivët për të ulur pikën e shkrirjes së elektrolitit nuk janë të rëndësishëm, por roli i tyre është pozitiv në uljen e tretshmërisë së kalciumit në elektrolit. .
Elektroliti i përdorur duhet të jetë sa më i dehidratuar dhe pa papastërti të dëmshme. Lagështia që përmbahet në elektrolit dekompozohet me lëshimin e hidrogjenit në katodë, i cili, duke u kombinuar me kalciumin, formon hidridin e kalciumit, i cili shoqërohet me një rritje të temperaturës në katodë. Përveç kësaj, lagështia nxit formimin e shkumës në elektrolit. E gjithë kjo prish rrjedhën normale të elektrolizës. Një tjetër papastërti e dëmshme në elektrolit është silici, i cili, edhe në sasi të vogla, shkakton tretjen e kalciumit në elektrolit. Si rezultat, formohet subkloride dhe elektroliti trashet, gjë që e bën të vështirë ndarjen e kalciumit në katodë. Papastërtitë e magnezit dhe natriumit janë të padëshirueshme, pasi ato, të lëshuara gjatë elektrolizës, shkrihen me kalcium, duke ulur pikën e shkrirjes së metalit të katodës dhe duke e bërë të vështirë nxjerrjen jashtë.

Praktika e elektrolizës

Prodhimi industrial i kalciumit me elektrolizë me një katodë prekëse filloi para Luftës së Parë Botërore në Gjermani (Bitterfeld) dhe Francë (Jarry). Montel dhe Hardy tregojnë se konsumi i energjisë elektrike varionte nga 30,000-50,000 kWh për 1 g metal, në varësi të madhësisë së elektrolizerit, karakteristikave të tij të projektimit dhe kohëzgjatjes së fushatës së elektrolizës. Konsumi i klorurit të kalciumit ishte 4,5 kg për 1 kg metal.

Dhoma e punës e një banje gjermane (Fig. 2) ka një formë tetëkëndëshe me diametër 400 mm dhe lartësi 350 mm. Është e veshur me blloqe karboni që shërbejnë si anodë. Hapësira midis blloqeve dhe kutisë së banjës është e veshur dhe e mbushur me termoizolim. Mbi dhomën e punës të banjës është fiksuar një katodë hekuri me diametër 60 mm, e cila lëviz në drejtim vertikal dhe në drejtim horizontal për të rregulluar tensionin në banjë. Ftohja e ajrit furnizohet në katodë dhe ajri, së bashku me gazrat e anodës, hiqet përmes një kanali të vendosur në murin e banjës. Kapaciteti i banjës është 40 litra për 90 kg shkrirje. Përbërja e elektrolitit,%: 35,46 Ca, 63 Cl, 0,35 CaO, 0,03 SiO2 (maksimum), 0,04 Fe2O3+Al2O3 (maksimum). Përveç kësaj, në banjë shtohet 1-1,5 kg klorur kaliumi dhe ndonjëherë jepet një shtesë e vogël e kripës së fluorit. Temperatura e elektrolitit 800-820°, dendësia e rrymës katodë 50-100 A/cm2, anodike 1-1,5 A/cm2, rryma e banjës 900-2000 A, voltazhi 20-25 V. Prodhimi aktual luhatet shumë në periudha të ndryshme të vitit dhe në varësi të lagështisë së ajrit dhe mesatarisht 35-40%. Megjithatë, banja siguron nga 6 deri në 15 kg kalcium në ditë. Për 1 kg kalcium konsumohen rreth 70 kWh energji elektrike dhe 8 kg kripë. Analiza e papastërtive në metalin katodë, % (peshë): 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.
Sipas përshkrimit të Bagley, në SHBA (Michigan) në vitin 1939, u ndërtua një instalim pilot i tre banjove me një fuqi aktuale prej 2000 A, i cili shpejt u dyfishua (Fig. 3). Kontrolli i katodës ishte i automatizuar, ndërsa operacionet e shtimit periodik të elektrolitit dhe heqjes së shufrave të kalciumit kryheshin manualisht. Më pas, seritë e reja të banjove u furnizuan për 4000 a, pastaj për 5000 a dhe, në fund, për 10,000 a.

Shufrat e kalciumit që rezultojnë kanë një diametër nga 175 në 350 mm dhe një gjatësi deri në 600 mm. Pjesa e jashtme e shufrës është e mbuluar me një kore të elektrolitit. Pjesa e brendshme metalike e shufrës është mjaft kompakte.
Duhet të theksohet ende se, pavarësisht arritjeve teknike ekzistuese, elektroliza me një katodë prekëse ka disavantazhe serioze: efikasitet të ulët të rrymës, konsum i lartë i energjisë, nxjerrje e ulët e kalciumit nga lëndët e para, nevoja për të përdorur një elektrolit plotësisht pa papastërti H2O, Komponimet SiO2, etj., vështirësia për të ndërtuar një banjë me fuqi më të madhe, etj. E gjithë kjo detyroi në dekadën e fundit, kur kërkesa për kalcium u rrit shumë, të kërkoheshin metoda thelbësisht të ndryshme prodhimi. Kërkimi nuk ishte i pasuksesshëm.

Elektroliza e katodës së lëngshme dhe prodhimi i lidhjeve të kalciumit

Teoria bazë

Marrja e kalciumit nga një katodë metalike e lëngshme eliminon vështirësitë kryesore që hasen në izolimin e metalit të lëngshëm të pastër. Shkrirja e kalciumit me metalin katodë që ndodhet në fund të banjës nën elektrolit e pengon atë të shpërndahet në elektrolit dhe të rikombinohet me klorin dhe e bën të pamundur që kalciumi të oksidohet nga gazrat përreth. Kjo siguron dalje të lartë të rrymës. Mundësia e afërsisë së elektrodave me njëra-tjetrën, mungesa e një densiteti të lartë katodik të rrymës që kërkohet për elektrolizë me një katodë prekëse dhe depolarizimi gjatë lëshimit të kalciumit në katodën e lëngshme mund të zvogëlojë ndjeshëm tensionin në banjë. Arritja e performancës së lartë varet nga zgjedhja e katodës, densiteti i rrymës së katodës, temperatura dhe kushtet e tjera të procesit. Metali katodë duhet të lidhet me kalcium, dhe madhësia e densitetit të rrymës së katodës duhet të korrespondojë me shpejtësinë e difuzionit të kalciumit në aliazh. Prandaj, përzierja e aliazhit të katodës është e dobishme. Natyra e diagramit fazor të kalciumit dhe metalit katodë ka një rëndësi të madhe. Për shembull, gjatë elektrolizës së klorurit të kalciumit me një katodë të lëngshme plumbi, nuk është e mundur të përftohen lidhje të pasura me efikasitet të mirë të rrymës për faktin se gjatë formimit të aliazhit, temperatura e shkrirjes, sipas diagramit fazor (Fig. 4), rritet ndjeshëm, duke arritur në 28% Ca 1106°.

V.M. Guskov dhe V.F. Fedorov mori një efikasitet të mirë të rrymës (89.3%) duke trazuar aliazhin Pb-Ca dhe duke e ngopur atë me kalcium në 4.4%; temperatura e elektrolizës ishte 800-810°. Ndërsa përmbajtja e kalciumit në aliazh rritet dhe temperatura rritet, efikasiteti aktual zvogëlohet ndjeshëm.
Përpara se sasia e kalciumit në aliazh të arrijë 1-2%, densiteti i rrymës së katodës mund të rritet vetëm në 2 a/cm2. Me një rritje të mëtejshme të sasisë së kalciumit në aliazh, densiteti i rrymës duhet të zvogëlohet. Një model i ngjashëm u krijua nga A.F. Alabyshev.
Për shkak të natyrës së ndryshme të diagramit fazor Ca-Al, A. Yu. Taits dhe A.V. Elektroliza Golynskaya e klorurit të kalciumit me një katodë të lëngshme alumini prodhoi lidhje që përmbajnë 62% Ca në një temperaturë prej 840-880 ° dhe një densitet katodik të rrymës prej 1,5 A/cm2. Për të parandaluar lundrimin e aliazhit të pasur me kalcium, në banjë u shtua 15% klorur kaliumi, i cili uli densitetin e elektrolitit nga 2.03 në 1.84.
Sipas diagramit fazor Zn-Ca (Fig. 5), ndarja elektrolitike e kalciumit në katodën e zinkut, duke e çuar përmbajtjen e Ca në aliazh në 90%, është e mundur në temperatura jo më të larta se 720°. Sidoqoftë, është e vështirë të përftohen lidhje shumë të pasura në një katodë zinku për shkak të lundrimit dhe pezullimit të grimcave të aliazhit.

Depozitimi i kalciumit në katodën e bakrit funksionon mirë. Sipas diagramit fazor Cu-Ca (Fig. 6), pika e shkrirjes së aliazhit qëndron nën 750° kur përmban nga 25 deri në 70% Ca, aliazhi i kësaj përbërje nuk noton, dendësia e tij edhe me përmbajtje prej 60% Ca është 4.4 në një elektrolit me densitet 2.2. Prodhimi elektrolitik i lidhjeve kalcium-bakër është me interes të jashtëzakonshëm për prodhimin e kalciumit të pastër. Dallimi i madh në presionin e avullit të bakrit (pika e vlimit 2600 °) dhe kalciumit (pika e vlimit 1490 °) lejon që kalciumi i pastër të izolohet nga aliazhi me distilim.

Praktika e elektrolizës

Në industri, elektroliza përdoret me katoda plumbi, zinku dhe bakri. Prodhimi i lidhjeve të plumbit me kalcium dhe barium organizohet në SHBA në fabrikën e kompanisë United Ltd. Çdo banjë është një kavanoz hekuri i vendosur në tulla, në të cilin është instaluar ngrohje e jashtme. Përafërsisht 2 ton plumb derri ngarkohen në banjë. Plumbi është i mbuluar me një shtresë shkrirjeje të kalciumit të pastër dhe klorurit të bariumit 75-100 mm të lartë. Në qendër të banjës, një anodë grafiti është zhytur me një pajisje për ulje dhe ngritje, lëvizja e së cilës rregullon temperaturën e banjës. Një fiston formohet në fund, si dhe përgjatë mureve të banjës, i cili parandalon humbjet aktuale që janë të mundshme për shkak të rrjedhjes së tij nga anoda në muret e banjës, duke anashkaluar katodën e lëngshme të plumbit. Kalciumi dhe bariumi i çliruar gjatë elektrolizës absorbohen nga plumbi i shkrirë. Vihet re se efikasiteti i procesit zvogëlohet për shkak të efekteve anodike, tretjes së metaleve dhe formimit të karbiteve të kalciumit dhe bariumit. Elektroliza kryhet derisa të merret një aliazh që përmban 2% metale alkaline tokësore (përafërsisht tre ditë elektrolizë). Kur arrihet përqendrimi i dëshiruar, rryma fiket dhe aliazhi lëshohet në një lugë, nga e cila derdhet në një mikser të përgjithshëm.
Në RDGJ, një aliazh kalcium-zink u prodhua në uzinën IGF.
Banja (Fig. 7) përbëhet nga një kuti prej gize me përmasa 2250x700x540 mm, e rrethuar me tulla.Anoda është gjashtë blloqe qymyrguri me një seksion kryq 200X200 mm, të varura në një bosht të përbashkët me një makinë manuale për ulje dhe ngritjen. Zinku derdhet në pjesën e poshtme të kutisë dhe aliazhi grumbullohet në banjë, nga ku, me një përmbajtje prej 60-65% Ca, hiqet periodikisht pa ndërprerë banjën. Klori i lëshuar thithet nga lart përmes kapakut. Çdo banjë konsumon një rrymë prej 10,000 A në një tension prej 25 V. Elektroliti është një aliazh i klorurit të kalciumit me 18% klorur kaliumi. Temperatura e elektrolizës 750°. Produktiviteti i banjës është 4 kg kalcium në aliazh në orë; uzina prodhonte 10 tonë aliazh në muaj.
Vitet e fundit, elektroliza e klorurit të kalciumit me një katodë të lëngshme kalcium-bakër, e ndjekur nga distilimi i kalciumit nga aliazhi, ka marrë përdorim të gjerë industrial.
Elektrolizatori për prodhimin e aliazhit kalcium-bakër (Fig. 8) është një banjë drejtkëndëshe prej gize. Gjerësia e banjës është 0.90 m dhe gjatësia 3 m. Pjesa e jashtme e banjës është e veshur me tulla zjarrduruese dhe e mbyllur në një shtresë metalike për rezistencë mekanike.

Anoda është një paketë shufrash grafiti, të cilat janë ngjitur në një trar metalik. Rryma furnizohet në anodë përmes zbarave fleksibël të bashkangjitur në travers. Anoda mund të ngrihet dhe ulet duke përdorur timonin. Klori pompohet përmes kanaleve të tymit të vendosur në anën e banjës. Një aliazh bakri-kalciumi derdhet në fund të banjës, duke shërbyer si katodë. Fuqia aktuale në një elektrolizer të tillë është 15,000 A. Kohët e fundit janë krijuar elektrolizues me forcë të lartë të rrymës. Tensioni në banjë është 7-9 V. Produktiviteti ditor i elektrolizerit është 15,000 dhe afërsisht 300 kg kalcium në aliazh.
Regjimi teknologjik sigurohet nga pajtueshmëria me kushtet e mëposhtme. Temperatura e elektrolitit 675°-715°. Përbërja e elektrolitit është 80-85% klorur kalciumi dhe 15-20% klorur kaliumi. Niveli i elektrolitit në banjë është 20-25 cm, niveli i aliazhit të katodës është 5-20 cm. Lidhja është e ngopur me kalcium deri në 60-65%.Lidhja e kthyer pas distilimit përmban afërsisht 30% Ca. Distanca ndërmjet elektrodave është 3-5 cm.Temperatura e elektrolitit rregullohet duke ndryshuar distancën interpolare.
Dendësia e rrymës së katodës është 0,4-0,5 a/cm2, dendësia e rrymës anodike është 1,0-1,2 a/cm2. Ka indikacione për përdorimin pothuajse dy herë më të lartë të densitetit të rrymës.
Banja ushqehet me porcione të vogla të klorurit të ngurtë të kalciumit (20-30 kg secila). Ndryshe nga elektrolizerët me katodë prekëse, kjo banjë mund të ushqehet me lëndë të para pjesërisht të dehidratuara që përmbajnë deri në 10% lagështi. Dehidratimi përfundimtar i tij ndodh në sipërfaqen e banjës.
Lidhja hiqet kur përmbajtja e kalciumit nuk kalon 65%. Me një aliazh më të pasur ekziston rreziku që ai të lundrojë. Hiqeni aliazhin duke përdorur një lugë vakumi në një nivel prej ~ 5 cm në banjë. Pasi të keni kulluar aliazhin e pasur, ngarkoni aliazhin e dobët dhe klorurin e kalciumit në banjë
Në elektrolizën e klorurit të kalciumit me një katodë të lëngshme kalcium-bakër, efikasiteti aktual është 70-75%. Konsumi specifik i energjisë është 15,000 - 18,000 kW/h për 1 ton kalcium në aliazh, konsumi i klorurit të kalciumit është 3,5 g dhe anoda e grafitit është 60-70 k për 1 g kalcium në aliazh. Banjat prej gize zgjasin 10-14 muaj.