Связь между условиями электролиза и его скоростью

[Кирюшенька]

У меня возник вопрос связанный с законами Фарадея:

Предположим что есть 2 электролизера:

1) концентрация, пусть будет, хлорида натрия 1 моль/л сила тока 1 А, температура 25°C 

2) концентрация NaCl 300 г/л, сила тока та же, напряжение одинаковое (оно в принципе зависит от задачи и электродов, я полагаю), температура 50°C, есть мешалка. 

Я полагаю, что второй электролизер будет за единицу времени выделять больше хлората натрия чем первый.

Собственно вопрос 1: на сколько второй электролизер работает быстрее первого? 

Следуя удельной электрической проводимости и закону Ома сила тока во втором электролизере примерно в 5 раз больше. А следуя из закона Фарадея и выход за единицу времени тоже в 5 раз больше.Верно ли это утверждение? 

Собственно вопрос 2: для каких условий закон Фарадея работает без оговорок? Для какой температуры? Влияет ли сила тока в электролите вообще на скорость процесса? 

Изменено 4 Июля, 2024 в 14:09 пользователем Кирюшенька

[yatcheh]

В 04.07.2024 в 17:07, Кирюшенька сказал:

У меня возник вопрос связанный с законами Фарадея:

Предположим что есть 2 электролизера:

1) концентрация, пусть будет, хлорида натрия 1 моль/л сила тока 1 А, температура 25°C 

2) концентрация NaCl 300 г/л, сила тока та же, напряжение одинаковое (оно в принципе зависит от задачи и электродов, я полагаю), температура 50°C, есть мешалка. 

Я полагаю, что второй электролизер будет за единицу времени выделять больше хлората натрия чем первый.

Собственно вопрос 1: на сколько второй электролизер работает быстрее первого? 

Следуя удельной электрической проводимости и закону Ома сила тока во втором электролизере примерно в 5 раз больше. А следуя из закона Фарадея и выход за единицу времени тоже в 5 раз больше.Верно ли это утверждение? 

Собственно вопрос 2: для каких условий закон Фарадея работает без оговорок? Для какой температуры? Влияет ли сила тока в электролите вообще на скорость процесса? 

 

 

1: Скорость электролиза пропорциональна силе тока.

2: Закон Фарадея на то и закон, что выполняется всегда.

А теперь оговорки: у вас постановка вопроса неверная. Вас интересует скорость одного, целевого процесса. Но при электролизе, как и при любой реакции всегда идут побочные процессы. А значит скорость образования целевого продукта не пропорциональна току. Скажем, в вашем случае, при высокой плотности тока может идти выделение хлора (или даже - кислорода), соответственно, упадёт выход.  

[бродяга_]

В 04.07.2024 в 18:14, yatcheh сказал:

А значит скорость образования целевого продукта не пропорциональна току.

там получится график выхода по току.

В 04.07.2024 в 17:07, Кирюшенька сказал:

для каких условий закон Фарадея работает без оговорок?

для условий большого выхода по току, где побочные процессы не превышают погрешность измерений.

[Shizuma Eiku]

В 04.07.2024 в 17:07, Кирюшенька сказал:

1) концентрация, пусть будет, хлорида натрия 1 моль/л сила тока 1 А, температура 25°C 

2) концентрация NaCl 300 г/л, сила тока та же, напряжение одинаковое (оно в принципе зависит от задачи и электродов, я полагаю), температура 50°C, есть мешалка. 

Я полагаю, что второй электролизер будет за единицу времени выделять больше хлората натрия чем первый.

Согласно закону Фарадея, количество окисленного и восстановленного вещества пропорционально току прошедшему через раствор. Это означает, что имеет значение лишь сила тока и время. В вопросе с двумя растворами ничего не сказано о силе тока во втором случае, она может ограничиваться чем-то и тоже составлять 1А, и в этом случае количество окисленного и восстановленного вещества в двух случаях будет одинаковым. Если предположить что сила тока ничем не ограничивается на этапе подачи, то тогда она действительно будет зависеть от сопротивления раствора - во втором случае сопротивление будет ниже из-за большей концентрации электролита и более высокой температуры, хотя определенную роль играет и расстояние между электродами.

В 04.07.2024 в 17:07, Кирюшенька сказал:

Собственно вопрос 1: на сколько второй электролизер работает быстрее первого? 

Пропорционально разнице в силе тока. Второй электролизер может иметь и более высокое сопротивление из-за другого материала и площади сечения электродов, большего расстояния между ними и т.п.

В 04.07.2024 в 17:07, Кирюшенька сказал:

Собственно вопрос 2: для каких условий закон Фарадея работает без оговорок?

Он всегда работает без каких-либо оговорок.