2 Методика выполнения работы

2.1 Установка электролиза раствора сульфата цинка

Установка электролиза состоит из ванны для рабочего электролита с электродами, кулометра, реостата, амперметра, вольтметра и источника постоянного тока. Перед началом опыта необходимо рассчитать силу тока на ванну. Для этого измеряют площадь погруженной части катода (учесть обе стороны катода) и умножают на заданную преподавателем плотность тока. Затем необходимо тщательно очистить электроды, токоподводящие шины, контакты. Катоды кулометра и рабочей ванны взвесить. Собирается электрическая схема согласно рисунку 1 или рисунку 2. При установке электродов необходимо проследить, чтобы они были расположены параллельно и строго вертикально. После проверки схемы преподавателем в ванны заливаются электролиты, включается ток и начинается отсчет времени электролиза. Процесс электролиза ведётся 1-2 ч. Во время опыта следят за процессом электролиза (состояние катодной поверхности, сила тока, напряжение, окраска раствора, выделения на электродах и т.д.). Кроме того, в начале, середине и в конце процесса определяются содержание цинка в электролите и кислотность. По окончании электролиза вынимают (под током) катоды из ванн, затем отключают источник постоянного тока. Катоды промывают водой и высушивают в сушильном шкафу при температуре 50 °С. Высушенные катоды взвешивают.

Рисунок 1 – Электрическая схема установки

Рисунок 2 – Схема включения ванн (а) и положение катода и анода при электролизе (б): 1 – выпрямитель; 2 – ванна или блок ванн; 3 – регулятор напряжения (реостат); 4 – токоподводящие шины; 5 – катоды; 6 – аноды; 7 – промежуточная шина

2.2 Пример расчета силы тока

При определении площади одного катода необходимо учитывать обе его стороны, так как каждый катод висит между двумя анодами и ток идет с двух сторон.

Предположим, что электрическое осаждение цинка ведется на установке, состоящей из двух ванн (см. рисунок 8.2). В каждой ванне имеется 4 анода и 3 катода. Все катоды имеют одинаковые размеры. Ширина катода и высота погруженной части – 40 мм. Ванны соединены последовательно, а электроды в ванне – параллельно. При заданной плотности тока D_к = 300 А/м² площадь одного катода

F_к = 40∙40∙2 = 3200 мм²;

площадь катодов в одной ванне

F_к = f_к ∙n = 3200∙3 = 9600 мм² = 0,0096 м²,

где n – число катодов в одной ванне.

Сила тока:

I = F_к∙D_к = 300∙0,0096 = 2,88 А.

На основании полученных данных рассчитываются выход по току и расход энергии.

Количество прошедшего электричества по массе отложившейся в кулометре меди рассчитывается по формуле:

Q = (26,8 ∙ П) : 31,25

где П – масса отложившейся меди, г

Полученные результаты сравнить с показанием амперметра.

Результаты опыта заносятся в рабочий журнал по следующей форме:

Время, мин	Напряжение, В	Сила тока, А	Dк, А/м2	Состав электролита, г/дм³		Масса, г	Q, А∙ч	ВТ, %	А, кВт∙ч/т	Примечание
				H2SO4	Zn