Лабораторная работа №3 Электроэкстракция меди из сульфатных растворов

Цель работы: ознакомиться с особенностями электроэкстракции меди железом из сульфатных растворов, изучить влияние основных параметров на процесс электроосаждения меди.

Теоретическая часть

Электроэкстракция - процесс электролитического выделения металлов из растворов.

Электроэкстракция в отличии от электрорафинирования осуществляется на не растворимых электродах (анодах).

Реакции катодного и анодного процессов: На катоде

Cu⁺² + 2e = Cu° (3.1)

2H⁺ + 2e = H₂↑ (3.2)

На аноде

2Н₂О = 4Н⁺ + 2О₂↑ (3.3)

На активных анодах происходит их растворение, а на инертных нет растворения анодов.

Методика проведения экспериментов

Перед проведением опыта наждачной бумагой зачищаем поверхность катода, затем катод взвешиваем его вес 43,880 г. После чего закрепляем его на кронштейне симметрично анодам. В фарфоровый стакан заливаем медьсодержащий раствор до уровня примерно на 10 мм ниже обреза стакана и устанавливаем электроды.

Зачистив места контактов тоководов, электроды подсоединяют к клеммам выпрямителя, включаем выпрямитель и устанавливаем на амперметре 1,5 А.

Рисунок 3.1 – Схема электродной ячейки:

1 – стакан; 2 – анод; 3 – катод; 4 – кронштейн; 5 – электролит.

По истечении 30 мин снимаем катод и ставим его сушиться. После высыхания измеряем площадь катода, на который осела медь. И взвешиваем катод, чтобы узнать массу меди осевшей.

Рассчитываем плотность катодного тока

, (3.4)

где I – сила тока, А;

S – площадь осаждения меди на катоде, м²;

S = 0,0027·2 = 0,0054 м²

Рассчитываем выход меди по току:

где М_исх – масса осажденной меди на катоде, г;

M_теор.– теоретически возможное количество осажденной меди на катоде, г.

где Э – грамм-эквивалент меди;

I – сила тока, А;

F – число Фарадея, А·ч;

t – продолжительность электроэкстракции, мин.

Таблица 3.1 – Результаты электроэкстракции меди

Номер опыта	Площадь осаждения меди, м2	Плотность катодного тока, А/м	Масса катода, г		Масса осевшей меди, г	Выход меди по току, %	Примечание
			До опыта	После опыта
1	54·104	277,8	43,880	44,618	0,738	54,18

Вывод: В ходе данной лабораторной работы был изучен метод электроэкстракции меди из сульфатных растворов. Опытным путем были получены значения плотности тока равное D = 277,8 А/м², которая не превышает D_npaкт = 200 − 300 А/м². Плотность тока влияет на скорость электроэкстракции. А также рассчитали и выход меди по току равный Е = 54,18 %, массу осажденной меди на катоде равна М_сu = 1,016 г.