химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

давлении), то

г1.3 ,„3 *

2P-PbSO, ~ Ирь - Ирьог = const = с ДО = С + 2^н2о + 1п анго ~ ^H^SO. - 2%т 1п ^о.

в _ А° ^ ~ с ~ 2^н,о + Чн^оь #т 1д aH3so,

2F 2F 2F П 4s0

= ?° + — In = ?° + — In (XXIII,!)

^ aH2o ^ aH2o

AG и э. д. с. аккумулятора зависят от концентрации серной кислоты (точнее — от активности компонентов раствора).

Непосредственный опыт приводит к величине Ё° свинцового аккумулятора [уравнение (XXIII, 1)]. Для 27,3%-иого раствора H2S04 [m — 3,83) величина Y± = 0,165. Активность воды легко вычисляется из давлений насыщенного пара воды над раствором и над чистой водой по уравнению Он2о ~ Р/Р°'> она Равна для указанного раствора 0,7; э. д. с. аккумулятора с кислотой указанной концентрации равна 2,007 е. Из этих данных по уравнению (XXIII, 1) находим:

?° = 2,007-0,05916 lg 0.Л653^ ' 3,833 = 1,997 в

Зная величины у± и Рн2о для растворов серной кислоты различных концентраций, можем по уравнению (XXIII,!) вычислить э.д.с. свинцового аккумулятора, наполненного H2S04 той или иной концентрации.

Э. д. с. свинцового аккумулятора можно вычислить, пользуясь таблицами стандартных потенциалов (XX, I и XX, 2). Однако точный расчет затруднен тем, что растворимости РЬ02 и PbS04 очень малы.

На отрицательном электроде: Pb2+ ] РЬ; <рРЬ = —0,126 в

В соответствии с материалом гл. XVI, § 4, стр. 374

з зз з / v_, v \ з з п ,i\ з з.з

° RT § 1. Аккумуляторы

567

PtTT so*

а 2+ =

Pb eso{о , RT . La о , RT , , #Г ,

Ф = ФРЬ + -2Т1«-Б-^ *РЪ+1^1п^ —Inaso2-~

SO*~ ' 4-0,126 - 0,226 _ib№9ie ,

2 so2

Концентрация и активность Pb4+ в растворах серной кислоты, насыщенной РЬОг, недостаточно точно известны, и стандартный потенциал электрода Pb*+j Pb также известен неточно (<р° л? 0,7 в). В табл. XX, 2 (см. стр. 523) можно иайти стандартный потенциал положительного электрода аккумулятора:

PbS04, РЬ02, H2S04|Pb; PfaS04 = 1,686 в

Фрьо,, Pbso< = В соответствии с уравнением реакции иа положительном электроде аккумулятора (см. стр. 566) его потенциал выражается уравнением

RT Дно 0,05916 дно

In = 1,685 Ig- Н'°

н+ so^ н+ so4

Суммируя электродные потенциалы, получаем э. д. с. свинцового аккумулятора

а м

0 05916 н+ 50Т 0,05916

z "Н20 z UW4

откуда

a . a 9 H S 0

? = 2,037 + 0,05916 lg — (XXIII, 2)

aH20

Так как (см. примечание иа стр. 372)

то выражение (ХХШ, 2) преобразуется в уравнение

v'L4m3

Я=*2,037 + 0,05916lg— (ХХШ, 3)

аНгО

согласующееся с уравнением (XXIII, 1).

В процессе разряда аккумулятора концентрация серной кислоты уменьшается, а при заряжении раствор становится вновь более концентрированным.

Щелочной кадмиево-никелевый аккумулятор в заряженном состоянии представляет собой электрохимический элемент

(-) Cd | Cd(OH)2, КОН(20%)||КОН(20%), Ni(OH)2, Ni(OH)3/Ni (+) Суммарная реакция в этом элементе

разряд

Cd + 2Ni(OH)3 ч- ^ Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2

з з.ряд

Значение AG для этой реакции не должно зависеть от концен-•трации щелочи, так как в суммарной реакции принимают участие только твердые вещества. Однако реакции на электродах сопровождаются изменением концентрации щелочи и образованием разности концентраций у двух электродов:

разряд

Cd + 20H" ч- > Cd(OH)2 + 2e

заряд

разряд

2Ni(OH)3 + 2е < ~У 2Ni(OH)2 + 20Н" заряд

.Эта разность должна вызвать концентрационную поляризацию, которая уменьшает э. д. с. элемента. Однако в результате естественного перемешивания в условиях близости электродов эта разность концентраций практически не возникает.

Э. д. с, кадмиево-никелевого аккумулятора равна приблизительно 1,36 в. Используются также щелочные аккумуляторы, в которых кадмий и окись кадмия заменены железом и закисью железа.

В серебряно-цинковом аккумуляторе анодом является пористая цинковая пластинка, катодом — окислы серебра Ag20 и AgO, полученные электролитическим окислением металлического серебра. Электролит — концентрированный раствор КОН, насыщенный цин-катом калия Zn(OK)2- Заряженный аккумулятор может быть представлен в виде

(-) Zn | Zn(OKh + КОИ (40%) j AgO или Ag20 1 Ag (+)

Суммарная реакция в этом элементе

разряд

AgO + Zn <- > ZnO-f-Ag tзаряд

Процесс идет в две стадии: AgO восстанавливается сначала до Ag20, затем — до металлического серебра. Э. д. с. элементов с катодом AgO равна 1,86 в, с катодом Ag20— 1,58-f-1,60 в (при 25 °С). При малых гТлотностях тока напряжение падает на 0,3 в при переходе от первой стадии ко второй. Практически используется только вторая стадия.

После разряда аккумулятора имеем

(-) Zn | ZnO, Zn(OK)2 + КОН (40%) | Ag (+)

В этих аккумуляторах в отличие от свинцовых и щелочных электролит в реакциях заряда и разряда не участвует, поэтому его можно брать очень мало. Это обстоятельство позволило создать аккумуляторы, имеющие очень эффективную конструкцию; электроды помещены вплотную друг к другу и разделены только тонким слоем целлофана. Весь электролит находится в порах электродов. Серебряно-цинковые аккумуляторы имеют большую емкость, высокую энергию и высокую мощность на единицу массы и объема, поэтому они широко применяются там, где необходимы аккумуляторы небольшого размера.

§ 2. Проблема топливных элементов

При работе любого химического источника тока протекает суммарная химическая реакция взаимодействия окислителя (активное вещество положительного электрода) с восстановителем (активное вещество отрицательного электрода). Максимальная электрическая работа, получаемая при работе источника тока, равна убыли изобарного потенциала для этой реакции:

А' = - дс

Для промышленного производства электрической энергии на тепловых электростанциях также используется химическая энергия реакции взаимодействия окислителя (кислорода воздуха) с восстановителем (топливо). Однако в этом случае превращение энергии идет сложным путем: химическая энергия превращается сначала в теплоту, затем в механическую и лишь после этого — в электрическую энергию. Максимальная электрическая работа, получаемая при таком превращении, определяется тепловым эффектом реакции, (QP = AH):

Теоретически эффективность превращения химической энергииг в электрическую через теплоту очень мала, поэтому уже начиная с конца XIX века ученые пытались создать устройства, непосредственно превращающие химическую энергию в электрическую.

Для этого требуется разработка гальванических элементов, некоторых реакции окисления топлива и восстановления кислорода протекают электрохимическим путем. Первые попытки создать такие топливные элементы оказались неудачными из-за очень малой скорости реакции электрохимического окисления обычных видов топлива. Лишь в последние годы в результате применения различных катализаторов и усовершенствования конструкций элементов удалось создать первые удовлетворительно работающие лабораторные макеты топливных элементов, использующих газообразное топл

страница 156
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аэрозоль от осиных гнезд
дом по минке в рассрочку
стойка для одежды с чехлом купить
Кликни, получи скидку по промокоду "Галактика" в KNS - купить ноутбуки acer - хорошее предложение от супермаркета компьютерной техники.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)