Цинкование, электролиз, расчетная задача. Для получения цинкового порошка был использован электролиз натрий-цинкатного раствора с нерастворимыми анодами при катодной плотности тока 2500А/м2. Электролит в конце электролиза содержит 15г/дм3 Zn2+. Катодный выход по току 86%, среднее напряжение на ванне 3,8В. Расчитать скорость подачи свежего цинкатного раствора с 30г/дм3 Zn2+ в ванну с нагрузкой 8500А, чтобы поддерживать постоянство концентрации цинката в электролизере (изменением обьема, расходом воды и испарением пренебречь). Каков удельный расход электроэнергии на 1т цинкового порошка?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем сколько грамм цинка будет осаждено на катоде за единицу времени:
Молекулярная масса цинка (Zn) = 65,38 г/моль
1 моль электронов = 1 Фарад = 96485 Кл/моль

m(г) = ItМ(Zn) / (nF) = 8500А t 65,38г/моль / (296485 Кл/моль) = 0,2855 т/ч

Далее найдем сколько грамм цинката будет преобразовано в цинк на катоде (учитывая катодный выход 86%):
0,2855 т 30 г/дм³ 86/100 = 7,53 г/ч

Теперь определим скорость подачи свежего цинкатного раствора, чтобы концентрация цинката в электролизере оставалась постоянной:
C1V1 = C2V2
30 г/дм³ V1 = 15 г/дм³ (V1 + V2)
V2 = 15V1

Для поддержания постоянства концентрации цинката в электролизере скорость подачи свежего цинкатного раствора должна быть в 15 раз больше скорости осаждения цинка на катоде.

Удельный расход электроэнергии на 1т цинкового порошка можно рассчитать как отношение затраченной электроэнергии к массе цинка, которая была осаждена на катоде:
E = UIt = 3,8 В 8500 А t
Удельный расход = E / m(г) = (3,8 В 8500 А t) / (0,2855 т)