铜电解精炼——电流效率的测定

1、铜电解精炼电流效率的测定实验目的1. 了解铜电解精炼的基本原理；2. 熟悉铜电解精炼的实验方法及电流效率的测定。基本原理铜的电解精炼， 是将火法精炼的铜铸成阳极板， 用纯铜薄片作为阴极板， 相间地装入电解槽中，用硫酸铜及硫酸的水溶解作电解液，在直流电的作用 下，发生下列反应：1. 阳极反应Cu-2e=Cu2+® + /Cu= 0.34V(1)2+Me-2e=Me2+知e2+/Me< 0.34V(2)2OH-2e=H2O+O2$0H/02 '= 1.59V(3)SO42-2e=SQ+O2&q - /o2 = 2.42V （4）正常情况下，由于OH-及SO42-的标

2、准电位远比铜的电位正.（3）、反应 不可能进行；电位比铜负的贱金属将在阳极上优先溶解，但其含量很少，贵 金属（如Au、Ag电位远比铜的电位正，不能进行阳极溶解）和某些金属（如 硒、碲等和铜形成不溶解的化合物）不溶。成为阳极泥沉入槽底；因此，在 阳极上进行的主要反应是铜以二价形态溶解。2.阴极反应Cu2+ + 2e=CuC/cu=0.34V(5)2H+ +2e=H2H+/h =0V2(6)2+Me2+ + 2e= Me血e2+/Me < 0-34V(7)氢的标准电位较铜负，而氢在铜阴极上析出的超电压又很大，故在正常情况下，（6）式不可能进行，电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留在电解液中，

3、待电解液定期净化时除去。因此在阴极上进行的主要反应是二价铜 离子析出，这样，在阴极上析出的铜纯度很高，称为电解铜，简称电铜（含 铜量 99.98%99.99%） 。电解精炼时，各种杂质的脱除率均在 90%以上。 铜电解精炼时的电流效率，一般系指阴极电流效率而言。它是电铜实际产量 与按照法拉第定律计算的理论产量之比，而以百分数表示的一个指标；它直 接影响铜电解精炼的电能消耗， 电流效率愈低或槽最压愈高， 电能消耗愈大， 工厂中的电流效率，在一般情况下，约为 9598%。实验仪器及试剂I. 实验仪器铜电解精炼实验装置见图高位槽;1, 2铜电极（两块阳极，一块阴极）；34集热式恒温磁力搅拌器；5电解

4、槽;6CuSO容液II. 试剂1硫酸2硫酸铜3.硫脲四、电解条件I. 温度：55C 60CII. 电流密度：300安培/米2III. 电解液循环速度：V=75 100毫升/分IV. 电解液成份：Cu2+45克/升H2SO4 210 克 / 升硫脲0.03克/升1 直流稳流稳压电源；2高位槽；3数字电压表;4集热式恒温磁力搅拌器；5电解槽；6铜电极（二块阳极，一块阴极）五、实验步骤1 砂纸打光，水洗干净，酒精冲洗，电吹风吹干后称重；2将阳极板用20%硫酸溶液浸泡15分钟左右，水洗干净，用滤纸擦干；3 将阴、阳极板放入电解槽中，阴极板放中间，阳极板放二边，异极板板 距为3540毫米，电板浸入部分高

5、度80毫米；4. 集热式磁力加热搅拌器电源，加热电解液，控制温度在5560 °C之间;5. 调节电解液循环速度，使 V=75 100毫升/分；6. 按图接好线路；7. 接通直流稳压稳流电源，使I=1.66A,记下开始电解的时间；8. 测量槽电压,应为0.2 0.25伏；9电解30分钟；10. 掉电源、拆去线路，关闭电解液循环系统；11. 取出电极，用水洗净，将阴极板用酒精擦洗后用电吹风吹干，称重；12. 实验完毕，打扫实验场地。六、注意事项电解过程中，注意观察电流、槽电压、电解液循环速度；控制在所需量。七、计算电流效率、电能消耗实际析岀金属量 n =理论析出金属量x 100%电能消耗=（平均槽电压X 1000） / （1.186 x电流效率） （kmh/t?h） 式中：理论析出金属量（克）二电流强度（安培）x电解时间