4.金属电结晶过程一般包括那几个步骤
答：金属电沉积过程是一个相当复杂的过程。金属离子在电极上放电还原为吸附原子后，需经历由单吸附原子结合为晶体的另一过程方可形成金属电沉积层，这种在电场作用下进行的结晶过程称为电结晶。金属离子还原继而形成结晶层的电结晶过程一般包括了以下步骤：
(1)溶液中的离子向电极表面的扩散； (2)电子迁移反应；
(3)部分或完全失去溶剂化外壳，导致形成吸附原子；
(4)光滑表面或异相其体上吸附原于经表面扩散，到缺陷或位锗等有利位置； (5)电还原得到的其他金属原子在这些位置聚集，形成新相的核，即核化； (6)还原的金属原子结合到晶格中生长，即核化生长； (7)沉积物的结晶及形念特征的发展。
5.金属电沉积过程的添加剂选择应考虑那些原则
答：添加剂的选择在大部分情况下是经验性的，一般说来选择必须考虑以下原则：(1)在金属电沉积的电势范围内，添加剂能在镀件表面上发生吸附；(2)添加剂在镀件表面的吸附对金属电沉积过程有适当的阻化作用；(3)毒性小，不易挥发，在镀液中不发生化学变化，其可能的分解产物对金属沉积过程不产生有害的影响；(4)不过分降低氢在阴极析出的超电势；(5)为了尽可能避免埋入镀层，其在镀件表面的脱附速度应比新晶核生长速度要快；(6)添加剂的加入还不能对阳极过程造成不利的影响等。
第五章 无机物的电解工业
27．试写出下列无机电合成的电极反应和总反应。
(1)水银式电解槽制备C12和NaOH (2)氯酸钾的电合成 (3)二氧化锰的电合成 (4)碱性介质中电解水
（5）高氯酸钠的电合成 （6）由MnO2的锰矿电解合成KMnO4 解：(1) 水银式电解槽制备C12和NaOH： 汞槽阳极反应为：Cl?1?Cl2?e
2
(2)氯酸钾的电合成： 在中性KCl溶液中通过直流电时，在阴极放电的是析出电位低的H离子，即 2H十2e在阳极，则是Cl一放电：2Cl?十
H2
?Cl2?2e
ClO一十Cl一 ＋ H2O （A）
由于电解无隔膜，C12与OH一反应 Cl2十2OH一
ClO一 继续在阳极上放电生成氯酸盐。 6ClO(3)
?3?3H2O?6e??2ClO3??6H??4Cl??O2 (B)
2二氧化锰的电合成
(4)碱性介质中电解水:
总反应为：H2O?1/2O2?H2
（5）高氯酸钠的电合成：
这一电合成的反应为：NaClO3+H2O-2e （6）由MnO2的锰矿电解合成KMnO4：
电解锰酸钾溶液可制得KMnO4。锰酸钾用化学方法制备，原料为软锰矿（大约含60％MnO2），浸入50％～80％得KOH溶液加热至200～700℃并由空气氧化为K2MnO4。
NaClO4 + 2H＋
28.某工厂拟采用过硫酸法，设计年产10000 吨30％H2O2的车间，试计算其电能消耗相设备等参数。设水解效率为80％，电流效率为85％。
解：（1）年产纯双氧水量＝10000*＝3000吨＝3000*106/34＝ mol
（2）理论上1 mol双氧水可由1 mol过硫酸加水水解而成，但水解效率为80％，因此实际需要生产的过硫酸的数量为：nHSO222/＝ mol
（3）理论上通入2F（1F＝ A·h）电量，就可生产1 mol过硫酸，则年产 mol需要电量为 年产理论电量＝*2*＝3 A·h 但电流效率为85％，
年产实际用电量＝*2*＝5 A·h
（4）每年按310天生产安排，每天按24小时计算，则电解槽每小时通过的电流量为： I=5/(310*24)= A 电解槽每秒通过的电流量＝3600＝ A
(5) 根据上述计算结果，每秒通过的电流为 A，则可选择Weissenstein工艺来生产双氧水。其他参数参见p175表。（设计还应参考有关专着）。
29试比较氯碱工业中三种不同电解槽的优缺点。
解：1）采用形稳阳极(DSA)的隔膜糟电解法的优点是：形稳阳极(DSA)是不受腐蚀，尺寸稳定，寿命长，氯超电势很低，而氧超电势却高，因而所得C12很纯，而且槽电压也较低，降低电能消耗达10％，提高设备生产能力达50％。
不足主要表现在：(1)所得碱液稀，约10％左右，需浓缩至50％才就出售；(2)碱液含杂质Cl-，经浓缩后约至1％左右；(3)电解槽电阻高，电流密度低，约·cm-2；(4)石棉隔膜寿命短，常只有几个月至一年左右，因此常需更换。
2）汞槽法的主要优点是所得碱液的浓度高，接近50％，可直接作为商品出售，而且纯度高，几乎不含Cl-。其直流电能消耗虽高，但它不需要蒸发浓缩碱液的后处理操作，故每吨碱的总能耗仍和其他二法相仿，而且对盐水的净化要求不像隔膜槽那样高。从生产能力上看，汞槽的优越性是所用电流密度大，而且可大幅度地变化，可避开城市用电高峰，随时调整电流密度。
汞槽的主要缺点是有汞毒污染环境，必须严格控制排放污水中汞的含量，按时检查操作工人健康状况，加强劳动保护措施。汞
?
的价格贵，投资大是它的另一缺点。
3）离子膜槽电解的优点是没有汞和石棉的公害；所得NaOH不含C1-1，很纯，其浓度可达10％～40％，故蒸发浓缩的后处理费用要少得多；电流密度可比隔膜槽所使用的大一倍而仍保持～的槽电压，“总能耗”(包括电解用电、动力用电和蒸气消耗)相对较低，一般较隔膜法和汞法低25％以上，每生产一吨烧碱可省接近1000kW·h电。常把多只电解池汇集组装成压滤机式的电解槽，单槽产率可达100吨NaOH/年，而槽体积比前两法的电解槽小得多，特别适用于小规模生产，产量可按市场需要调节。其缺点是离子膜的使用寿命及离子膜的性能还需要改进。例如，为了延长离子膜的使用寿命，要求把盐水个的钙、镁离子含量降低列10-6数量级。目前，离子膜的性能还在不断改进，从发展趋势看，离子脂槽最有生命力，预计再过若干年将全部取代其他的电解槽。
30. 某氯碱厂用水银槽电解食盐水，通过电解槽的电流为100 kA。问理论上每天生产多少C12、H2和NaOH设阳极的电流效率为97％，问实际上每天生产多少C12(以每天24h计)
解：（1）设电流效率为100％，氯气按下式反应式计算：
2Cl??2e?Cl2(g)
每天电量Q=It=100000×24×60×60＝00 C 每天生产的C12：N(氯气)＝Q/（2×96485）＝ mol
每天生产的NaOH：N(NaHgm)= Q/（2×96485）= mol= N(NaOH) 每天生产的H2（气）：N（氢气）= N(NaHgm)/2= mol （2）设阳极的电流效率为97％，每天生产的C12： N(氯气)＝ηQ/（2×96485）＝× mol＝ mol
1/2O231．氯碱工业中在阴极的改进方面，人们试用氧还原反应代替H+的析出反应，即用阴极反应：
?H2O?2e＝2OH?，
???，代替析氢反应。
(1)试写出改进前的电极反应和总反应；(2)阴极反应改进后，理论分解电压降低多少；(3)理论上，每生产1吨NaOH将节约多少电能
解：(1)改进前：阳极反应为：2Cl??Cl2?2e ???
?H2?2OH? ???
阴极反应为：2H2O?2e 总反应为：2NaCl(1)改进后： 阳极反应为：2Cl??2H2O?2e?H2?2NaOH?Cl2 E??
?Cl2?2e ???
1O?H2O?2e?2OH? ??? 21? 总反应为：2NaCl?O2?H2O?2e?2NaOH?Cl2 E? V
2 阴极反应为：理论分解压降低＝ V (3)理论电能计算公式为：W?Ee?(m/M)zF
理论上每生产1吨NaOH将节约电能
＝（）*（1000*1000/40）*2*＝1646860 V·A·h ＝1646860 W·h= kW·h
补充题：