Elektrolyse von Sole-Simulation

Über dieses Experiment

Schließen Sie den Stromkreis einer Solezelle, sammeln Sie die beiden Gase und verfolgen Sie den Salzverbrauch. Vergleichen Sie getrennte Produktkammern mit einem ungeteilten Modell, in dem Chlor mit dem an der Kathode gebildeten Hydroxid reagiert.

Lernziele

Ladung und Produkte bei der Soleelektrolyse bilanzieren.
Erklären Sie, warum die Trennung Chlor und Natriumhydroxid erhält.
Setzen Sie den begrenzten Salzvorrat mit der maximalen Ladung in Beziehung.

Anleitung

1Halten Sie die Kammern getrennt und notieren Sie gleiche Wasserstoff- und Chlorgasvolumina.
2Vergleichen Sie die Menge an Natriumhydroxid mit der Menge eines der beiden Gase.
3Heben Sie die Trennung auf und wiederholen Sie die Reaktion mit derselben Ladungsmenge.
4Verlängern Sie die Reaktionsdauer, bis der anfängliche Salzvorrat die weitere Reaktion begrenzt.

Das Modell

n (H_{2}) = n (C l_{2}) = Q / (2 F)

Diese Gleichheit gilt für die getrennten Produktkammern.

n (NaOH) = Q / F

Die getrennte Kathode erzeugt ein Mol Hydroxid pro Mol Elektronen.

C l_{2} + 2 O H^{-} \to C l^{-} + Cl O^{-} + H_{2} O

Beim idealen ungeteilten Pfad bleibt Hypochlorit zurück, anstatt dass Chlor und Hydroxid gesammelt werden.

Annahmen

Bei der Elektrolyse in einer Zelle mit Trennwand gilt die Nettoreaktion 2 NaCl + 2 H₂O zu H₂ + Cl₂ + 2 NaOH.
Der ideale ungeteilte Kaltzellenpfad verbraucht sämtliches Chlor und Hydroxid zu Hypochlorit; die Nettoreaktion lautet NaCl + H₂O zu NaClO + H₂.
Sauerstoffentwicklung, Chloratbildung, Übertritt zwischen den Bereichen und Gaslösung werden nicht berücksichtigt. Das Modell ist ein idealer stöchiometrischer Vergleich und keine Prozessauslegung.
Die Gasanzeige ist visuell auf 250 mL begrenzt, während die numerischen Summen weiterlaufen. Die Gasvolumina gelten bei 298.15 K und 1 bar.

Im Unterricht ausprobieren

Q1Warum unterscheiden sich die Nettosalzbedarfe zwischen geteilten und ungeteilten Pfaden?
Q2Warum ist ein großes Gesamtgasvolumen kein Beleg für eine unbegrenzte Salzversorgung?

Häufig gestellte Fragen

Warum bleibt der Chlorsammler ohne Separator leer?

Das gewählte ungeteilte Modell verbraucht Chlor sofort zu Hypochlorit. Es modelliert weder eine Teilreaktion noch das Entweichen von Gas.

Sind Blasenzahlen ein Maß für die Gasmenge?

Nein. Blasen sind ein Aktivitätshinweis. Verwenden Sie die numerischen Gassummen, die sich aus der Ladung ergeben.