🗊Презентация Электролиз раствора щёлочи с использованием железного анода

Задача №2 «Окислить. Железно.» Команда: Карбораны

Условие задачи Ферраты за счет своих сильных окислительных свойств легко разлагают органические соединения и обладают антисептическим действием. Поскольку ферраты, в отличие от хлора, не образуют ядовитых продуктов в ходе окисления органических загрязнителей, они являются перспективными реагентами для водоочистки. Известен простой способ получения ферратов методом электролиза водного раствора щелочи с использованием железного анода. Какую максимальную концентрацию феррат-ионов в растворе можно получить таким методом? Подтвердите свои предположения теоретически или экспериментально.

Цель Определить максимальную концентрацию феррат-ионов в растворе, полученную методом электролиза водного раствора щелочи с использованием железного анода

Электролиз раствора щёлочи с использованием железного анода Катодный процесс: Параллельные анодные процессы:

Теоретическая часть

Термодинамический аспект Перечень необходимых формул: 1) ; 2)

Перечень необходимых равновесий (1) , [1] (2), [1] (3), [1] (4), [1];

Искомое равновесие (5) = 4×(1) 3×(2) + 20×(3) + 4×(4) (5) ; => (6)

Что с равновесием? ; = Вывод: Равновесие несравнимо сильно смещено вправо

Практическая часть Основная задача: доказать, что феррат-ион термодинамически не устойчив в растворе

Методика определения феррат-иона в растворе: 1. Методом электролиза водного раствора щёлочи с использованием железного анода получить раствор феррата;

4. После исчезновения окраски добавить к аликвоте раствор бромида щелочного металла; 4. После исчезновения окраски добавить к аликвоте раствор бромида щелочного металла; 5. Постепенно закислять среду;

Химия процессов В надежде увидеть наличие феррата: Должно наблюдаться: появление жёлтой окраски (свидетельствует о наличии брома; => о наличии феррата) На опыте: Жёлтая окраска не наблюдается Вывод: Феррат термодинамически не устойчив в растворе.

Кинетический аспект

Какова же максимальная концентрация? Практика доказывает, что

Вредные процессы 1. Восстановления феррата; 2. Параллельный анодный процесс поставляет в систему воду, что влияет на п.1; 3. Выделение кислорода на катоде уменьшает площадь поверхности электрода; 4. Катион используемой щелочи ускоряет процесс восстановления феррата[6].

Выводы 1. Термодинамический вывод: Равновесная концентрация = 0 моль/л. 2. Кинетический вывод: Максимальная концентрация = 4 ммоль/л

Список литературы [1] Ю.Ю. Лурье Справочник по аналитической химии.// Издание 4-е переработанное и дополненное. – М.: Химия, 1971. – 456 с. [2] В.А. Михайлов, О.В. Сорокина, Е.В. Савинкина, М.Н. Давыдова Химическое равновесие: учебное пособие.// – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. – 197с. [3]В.В. Еремин, С.И. Каргов, И.А. Успенская, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин Основы физической химии: учебное пособие: в 2 ч. Ч. 1: О-75 Теория// Издание 2-е, переработанное и дополненное. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2018. – 320 с. [4]Н.Л. Глинка Общая химия: Учебное пособие для вузов.// Издание 23-е, исправленное. – Л.: Химия, 1983. – 704с. [5] Sibel Barışçı, Feride Ulu, Heikki Särkkä, Anatholy Dimoglo and Mika Sillanpää Electrosynthesis of Ferrate (VI) ion Using High Purity Iron Electrodes: Optimization of Influencing Parameters on the Process and Investigating Its Stability // Int. J. Electrochem. Sci., 9 (2014) 3099 – 3117 [6] И.Г. Кокаровцева, И. Н. Беляев, Л.В. Семенякова Кислородные соединения железа (VI, V, IV) // Успехи химии, Т. XVI, С 1978-1993, 1972 [7] Д.А. Головко, И.Д. Головко Влияние соединений марганца на синтез ферратов (VI)// Технологический аудит и резервы производства - №3/4(23), 2015

Спасибо за внимание

Вычисление ; ; ; ; .

Кинетический аспект

Механизм образования феррата при электролизе [5]

Кинетические затруднения

Electrosynthesis of Ferrate (VI) ion Using High Purity Iron Electrodes: Optimization of Influencing Parameters on the Process and Investigating Its Stability Кинетически, вероятно, при подборе температуры, плотности тока, концентрации щёлочи, конструкции электролизёра, времени электролиза возможно получить насыщенный раствор феррата щелочного металла в анолите. По литературным данным при подборе вышеуказанных параметров получена, по их словам, максимальная концентрация 2,03 мМоль/л.

Империя наносит ответный удар (5) (7) (7) = 4×(1) + 20×(4) + 4×(4) (2) ;

Продолжаем вычислять (9) (10) - парциальное давление кислорода над раствором; – константа Генри