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Allgemeine Chemie Fragen zur Chemie, die ihr nicht in eines der Fachforen einordnen könnt, gehören hierher.

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Alt 02.03.2007, 16:02   #1   Druckbare Version zeigen
Problembaer  
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Themenersteller
Beiträge: 146
Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

Hallo, ich habe eine Frage zur Anwendung der Faradayschen Gesetze, am Beispiel einer Chlor-Alkali-Elektrolyse:
"In 250 Amalgamzellen wird sehr reine Natronlauge (Reinheit beta=50%, Dichte rho=1,525 g/cm³) hergestellt. Pro Zelle fließen I=5000 A Strom bei U=6 V.
Wieviel m³ NaOH (der angegebenen Konzentration) kann man an einem Tag herstellen?"

Die Reaktionsgleichung habe ich dafür schon aufgestellt:
2 NaCl + 2 H2O -> 2 NaOH + Cl2 + H2

Auch das Faradaysche Gesetz ist mir durchaus bekannt:
m=(I*t*M)/(z*F)

Nun habe ich allerdings ein paar Fragen:
1) Ist es richtig, dass man die angegebene Spannung eigentlich garnicht zum Rechnen benötigt oder muss man die später noch nutzen?
2) Wie baue ich die Konzentration der Natronlauge hier mit ein?
3) Welchen Wert hat z in diesem Fall? Wie finde ich das heraus?

Ich hoffe, ihr könnt mir helfen.
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Alt 02.03.2007, 16:13   #2   Druckbare Version zeigen
miez Männlich
Mitglied
Beiträge: 2.034
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

1. Die Spannung ist für die Berechnung nicht erforderlich.
2. Aus I = 5000 A ergibt sich die Menge an produzierter, 100%iger NaOH. Wird diese reine NaOH verdünnt, entsteht entsprechend mehr...
3. Die Reaktionsgleichung geteilt durch 2 => es wird alles auf 1 mol NaOH bezogen. => z = 1.
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Alt 02.03.2007, 16:34   #3   Druckbare Version zeigen
Problembaer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 146
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

Dann hier mal mein Rechenweg:
Sei z=1, dann folgt:
m=(M*I*t)/(z*F)=(40 g/mol * 86400 s * 5000 A)/(1 * 9,64853*10^4 As/mol)=179094,64 g

V1=m/rho=(179094,64 g)/(1,525 g/cm³)=117439,11 cm³=0,11744 m³

Bislang habe ich nur 100%-ige NaOH betrachtet. Da die Reinheit allerdings nur 50% betragen soll, entsteht entsprechend das doppelte Volumen:
V2=beta*V1=0,23466 m³

Dann muss man noch mit einbeziehen, dass ja insgesamt 250 solcher Zellen gibt, muss man das also noch mit 250 multiplizieren:
V=250*V2=58,72 m³

Ich wollte wissen, ob meine Rechnung, speziell die einzelnen Rechenschritte stimmen. Vielen Dank.
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Alt 02.03.2007, 21:17   #4   Druckbare Version zeigen
Problembaer  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 146
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

Habe ich die Aufgabe richtig gelöst?
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Alt 03.03.2007, 13:26   #5   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

Meine Berechnung sieht so aus:
Eingesetzte Elektrizitätsmenge pro Tag:
250 Zellen * 5000 A/Zelle * 24 h * 3600 s/h = 1,08 * 1011 As
1 mol NaOH benötigt 96500 As
Also werden pro Tag 1,119 * 106mol NaOH produziert, das entspricht 44767kg
Beta, die Massenkonzentration ist definiert als Quotient aus Substanzmasse / Volumen der Lösung ß= m(Subst)/V(Lösg)
V(Natronlauge) = m(NaOH) / ß (ß=1525kg/m3)
Daraus berechnet sich die produzierte Natronlauge zu 28,84m3
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Alt 03.03.2007, 17:33   #6   Druckbare Version zeigen
Auwi Männlich
Mitglied
Beiträge: 9.766
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

Ja,da ist was "unklar", habe nur ß und eine Angabe in m/V gesehen, schon hatte es "klick" gemacht.
Ebenso wie die Angabe von 6 Volt (die überflüssig war) macht die Dichte der Natronlauge hier keinen Sinn, denn aus der Dichte könnte man nur für reine Natronlauge auf den Gehalt schließen.
Bezüglich der "Reinheit" fehlen zusätzliche Angaben, wie FKS schon anmerkte. Ich gehe mal von Massenprozenten aus:
Die Dichteangabe paßt in etwa zu 50%-iger reinen Natronlauge, da ihr NaOH-"Gehalt" nur 50% davon sein soll, würde das einer ca 25%-igen Natronlauge entsprechen, die aufgrund ihrer Verunreinigung die angegebene Dichte besitzt.
Das würde bedeuten, daß die Masse der produzierten flüssigen Lauge = 4*44767kg = 179070kg betrüge. Bei der angegebenen Dichte würde das einem Volumen von 117,4 m3 entsprechen.
Mehr ist wohl aus den Angaben nicht "rauszupressen"
Auwi
Auwi ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.05.2009, 16:56   #7   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

hallo an alle,
habe laborversuch gehabt chlor alkali elektrolyse membranverfahren.
ich habe ein paar fragen ich bitte um schnelle antworten....

Warum nimmt der Füllstand während der Reaktion im Anodenraum ab und im
Kathodenraum zu?
Warum muss man zu Beginn der Reaktion Natronlauge vorlegen?
Welche theoretische und reale Natronlaugen-Konzentration ergibt sich nach 46
min Reaktionszeit?wie berechnet man sowas??
Warum nimmt die Spannung im Laufe der Reaktion ab?
Warum erwärmt sich der Anodenraum stärker als der Katodenraum?
Warum liegt die gemessene Zellenspannung nicht bei 3 V? liegt es an denn abstand zwischen der membran und der elektoden?
vielen dank im voraus
mfg
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.05.2009, 17:53   #8   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

ich wäre dir dankbar wenn du das machen könntest.
wie lange würde es denn dauern?

mfg
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.05.2009, 17:01   #9   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

Zitat:
Zitat von ehemaliges Mitglied Beitrag anzeigen
Bei den vielen Fragen müsste ich erst einmal nachdenken und würde auch einige Zeit zum schreiben brauchen. Da es aber eilig zu sein scheint, fange ich wohl besser gar nicht erst an.
hallo,haben sie sich schon ein paar gedanken gemacht ? ich will nicht so nerven , aber bin voll verzweifelt. bitte um eine antwort .
danke im vorraus
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.05.2009, 00:23   #10   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

ist denn keiner der mir helfen kann??
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.05.2009, 12:40   #11   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

ich schick mal das ganze skript
die fragen stammen von einem prof. und daher müssten sie real sein.
ich denke das es mit denn 3 volt so ist, dass der abstand zwischen membran und elektroden .
um so näher die elektroden an der membran liegt, desto niedrieger die spannung un deswegen die 3 volt ?

vielen dank jetzt nur noch die 2 fragen dann hätten sie mich geretet..
skript ist hochgeladen können sie sich noch mal anschauen..
Angehängte Grafiken
Dateityp: jpg 1.jpg (137,4 KB, 5x aufgerufen)

Geändert von skysen (20.05.2009 um 13:03 Uhr)
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 20.05.2009, 12:51   #12   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze


Warum erwärmt sich der Anodenraum stärker als der Katodenraum?
Warum nimmt die Spannung im Laufe der Reaktion ab?


Geändert von skysen (20.05.2009 um 12:57 Uhr)
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 21.05.2009, 15:46   #13   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

Warum nimmt die Spannung im Laufe der Reaktion ab?
hätten sie dazu vielleicht noch eine idee??

schonmal vielen dank für alles sie waren (sind)mir eine grosse hilfe
jetzt bin ich etwas erleichtert .
mfg
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.05.2009, 15:32   #14   Druckbare Version zeigen
skysen  
Mitglied
Beiträge: 9
AW: Chlor-Alkali-Elektrolyse / Faradaysche Gesetze

hallo,
und haben sie noch einen letzten tipp für die letzte frage ?

mfg
skysen ist offline   Mit Zitat antworten
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