硫酸锌水溶液的电积过程

硫酸锌水溶液的电积过程

一、实验目的

通过锌电积的实验过程，了解电积有关的仪器设备及操作，掌握槽电压、电流密度、电流效率以及电能消耗的测试与计算方法。

二、基本原理

锌电积一般采用Pb-Ag( 1%)合金作阳极，纯铝板作阴极，以酸性硫酸锌溶液作电解液。 当通以直流电时，阴、阳极发生以下电化学反应:

阴极 Zn 2++2e=Zn E o =-0.763V

阳极 H 2O-2e=1/2O 2+2H + E o =-1.229V

总反应 2221Zn H O Zn 2H O 2

+++=++直流电

三、实验方法、试剂和仪器设备

实验方法如图示：

试剂：硫酸锌，硫酸，铝板，铅板，抽水泵

仪器设备：直流稳压稳流电源，万用电表，电解槽

四、实验操作步骤

1、先将铝阴极置于天平称重并记下重量，然后将铝阴极放入电解槽内，取出测量其浸入溶液的实际尺寸并计算面积，再根据已确定的铝阴极电流密度计算出所需电流强度。

2、接线：将直流稳压稳流电源、电解槽、阴阳极等仪器联结好，即可通电，并记下通电起始时间、电流强度及槽电压。

3、通电开始实验正常进行，可按规定项目进行记录。

4、电解进行30~45分钟实验结束，关闭所有电源。同时取出铝阴极置于沸水中置2分钟，以除去硫酸盐结晶，然后放入烘箱烘干再取出称重，记下电解后阴极的重量。

五、安全措施及应注意的事项

1、线路联结必须严格按操作步骤进行，经检查后方可通电，否则易损坏仪器设备并造成实验中断。

2、实验过程中，不得任意摆弄仪器开关、旋钮以及各接触点，以免因接触不良断电影响实验。

3、如遇仪器设备发生故障或因接触不良而引起断电，应立即报告认真检查原因及时处理。

六、数据的整理与分析

1、记录内容:实验日期、题目名称

A 、技术条件：

a 、温度：室温

b 、阴极面积： m 2

c 、阴极电流密度：D K = 350~500A/m 2

d 、电流强度： A

e 、同名极距：4~6cm

f 、电解液成分(g/L)：硫酸锌 0.75~0.8mol/L ，硫酸 1.0mol/L

B 、电解前后铝阴极重量的变化。

C 、电解过程记录

2、冶金计算

按下列公式计算电流效率ηK 与电能消耗W ：

K h K h η=100%=00%I t 1.220

KW 1000V W ==η 1.213TZ ⨯⨯⨯⨯⨯实际析出金属量锌阴极析出重量理论析出金属量

I —平均电流；t —通电时间；V —平均电压；

七、实验内容的思考题与计算作业

1、在湿法冶金中，电积与电解精炼在概念上有何不同，如何区别，指出它们之间的不同处。

2、在锌电积过程中溶液的主成份会发生什么变化，这些变化对电积会产生什么影响，如何克服?

3、在锌电极中由于锌的标准电位较负，为什么锌能优先析出，而氢很少析出?

4、在湿法冶金中普遍存在阳极氧，既浪费电能又污染环境，能否克服，如何克服?

5、在锌电积生产实践中，怎样进一步降低槽电压，解决析氧浪费能源的间题，从而提高经济效益和社会效益。

6、某厂锌电解车间串联26个电解槽，其通过的电流为117500安培，总电压为98.49伏，导电板电压降8.79伏，电解24小时析出锌产量为8.113吨，求槽电压及电流效率?

7、某湿法炼锌厂一列串联16个电解槽，每槽有阴极14片，阳极15片，有效尺寸阴极为900×540×3mm ，阳极为745×515×5mm ，共二列，槽电压3. 44伏，电流密度为420A/m 2，日产锌2.448吨，求：a.该厂电流效率ηK ；b.电能消耗W ；c.全年总产量吨(按10个月计)。

八、对实验报告的要求

1、报告内容应包括实验目的、基本原理、主要仪器设备的接线及示意图。

2、通过铝阴极电积前后重量的变化，计算出铝阴极上锌的电流效率，再根据实际测到的槽电压(平均数)即可计算电能消耗。

3、整理好实验数据，按计算出的电流效率及电能消耗结果进行分析。

九、参考文献

1、重金属冶金学(下册) 赵天从主编

2、锌冶金 东北工学院编

3、有色冶金概论 罗庆文主编

4、锌的湿法冶金 株州冶炼厂编