Выполнение работы

Закрепите электролизер в лапке штатива. Налейте в электролизер раствора Калий иодида (приблизительно на 1,5 см ниже отверстия). Добавьте в каждое отверстие по 2-3 капли фенолфталеина. Зачистите наждачной бумагой поверхности электродов. Промойте их в дистиллированной воде, осушите фильтровальной бумагой.

Опустите электроды в раствор электролита и подсоедините к выпря­мителю. Включите выпрямитель в сеть.

Наблюдайте за протекающими процессами 2-3 минуты, затем отклю­чите выпрямитель от сети. Электроды тщательно вымойте и поставьте в воду. Содержимое электролизера вылейте в кристаллизатор.

Запишите наблюдения. Напишите схему и процессы, которые происхо­дят на электродах. Рассчитайте массу водорода, иода и Калий гидроксида, которые образовались при прохождении через электролизер тока силой 9 ампер в течение 3 минут.

Сделайте вывод по проделанной работе. В выводе следует отра­зить а/ сущность явления под названием "Электролиз"; б/ чем опре­деляется характер процессов на аноде и на катоде и состав продук­тов; в/ от чего зависит масса вещества, образующегося при электро­лизе.

Тренировочное задание

Через водный раствор Натрий хлорида (с добавкой фенолфталеина) посредством графитовых электродов пропущен в течение 10 минут электрический ток силой 12 ампер.

Запишите схему и процессы, проходящие на электродах. Какую ок­раску приобретет фенолфталеин? Возле какого электрода (анод или катод)? Какие вещества являются первичными продуктами электролиза, какие – вторичными? Рассчитайте массы хлора, водорода и гидроксида натрия, которые образовались в ходе процесса.

Решение

Источник постоянного тока имеет два полюса (+) и (–). Следова­тельно, такие же заряды имеют и электроды, погружаемые в раствор или расплав электролита. Электрод, заряженный отрицательно, имеет избыток электронов. На нем будет осуществляться процесс восстанов­ления. Он называется катод. Электрод, заряженный положительно назы­вается анод. На нем осуществляется процесс окисления.

При электролизе водных растворов электролитов в окислительно-восстановительном процессе могут участвовать не только ионы элек­тролитов, но и молекулы воды. Очередность протекания процессов определяется значением электродного потенциала восстановления каж­дого из процессов: на катоде (восстановление) – чем больше потен­циал восстановления, тем легче этот процесс осуществляется; на аноде (окисление) – чем меньше потенциал восстановления, тем легче происходит окисление .

С учетом значений электродных потенциалов:

На катоде в первую очередь восстанавливаются катионы металлов от до : .

Затем восстанавливается водород из молекулы воды:

.

Катионы металлов от до из водных рас­творов не восстанавливаются.

На аноде в первую очередь окисляется металл анода (если анод металлический), кроме золота и платины: . Затем окисляются анионы бескислородных кислот в последовательнос­ти: Например: . Затем окисляется кислород из иона : . Затем кислород из молекулы воды: .

Анионы кислородсодержащих кислот ( , , и т.п.) из водных растворов не окисляются.

При электролизе водного раствора Натрий хлорида на аноде будет окисляться анион хлора, на катоде будет восстанавливаться водород из воды. Катион из водного раствора восстанавливаться не бу­дет (см. таблицу электродных потенциалов).

Фенолфталеин возле катода окрасится в малиновый цвет из-за присутствия ионов . Первичными продуктами электролиза являют­ся водород и хлор. Вторичный продукт – Натрий гидроксид.

Количественные расчеты при электролизе производятся в соответ­ствии с законом Фарадея и условием эквивалентности.

,

где – масса вещества, образовавшегося (или разложившегося) в процессе электролиза;

– молярная масса эквивалента этого вещества (см. тему «Основные понятия и законы химии»);

I – сила тока, пропущенного через электролит, (А);

t – время проведения эдектролиза (продолжительность), (сек);

F – число Фарадея, (Кулон).

г/моль

г/моль

г/моль

Вывод: а) электролиз – это совокупность окислительно-восстановитель­ных процессов, происходящих под действием электрического тока; б) характер процессов и состав продуктов при электролизе с графи­товыми электродами зависит от природы электролита и его состояния; в) масса вещества образующегося при электролизе зависит от его состава, значения молярной массы его эксивалента и условий прове­дения электролиза.