7. Лабораторная работа №7. Ряд напряжений металлов и гальванический элемент. Электролиз растворов солей.

Задание:

1. Изучить электролиз водного раствора соли на индеферентных электродах.

2. Изучить электролиз расплава соли.

3. Изучить электролиз с растворимым анодом.

Окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита, называется электролизом.

Прибор для электролиза представляет собой U – образный сосуд с раствором электролита, в который погружено два электрода – растворимые или нерастворимые. Один из них подключен к положительному полюсу внешнего источника тока, а другой – отрицательному полюсу.

В зависимости от природы электролита и материала электрода различают три типа электролиза:

1. электролиз водного раствора соли на индеферентных электродах;

2. электролиз расплава соли;

3. электролиз с растворимым анодом, т.е. очистка металлов.

   1. Рассмотрим как протекает электролиз водного раствора NaCl на графитовых электродах.

При электролизе водного раствора NaCl на катоде восстанавливаются ионы водорода, а на аноде происходит окисление ОН^- или Н₂О с образованием кислорода. Схема электролиза водного раствора NaCl выглядит так:

Катод NaCl Анод

- НОН +

Na⁺, Н⁺ Cl^-, ОН^- или Н₂О

2Н₂О + 2е = Н₂ + 2ОН^- 2Н₂О - 4е = О₂ + 4Н⁺

2Н₂О = 2Н₂↑ + О₂↑

В прикатодном пространстве образуется NaОН, а около анода – НCl.

2. Рассмотрим электролиз расплава NaCl. При электролизе расплава хлорида натрия на катоде восстанавливается натрий, а на аноде окисляется хлор. Схема электролиза расплава NaCl выглядит так:

Катод NaCl = Na⁺ + Cl^- Анод

- +

Na⁺ Cl^-

Na⁺ + е = Na⁰ 2Cl^- - 2е = Cl ₂ + 4Н⁺

2 Na⁺ + 2Cl^- = 2Na⁰ + Cl₂

(B)Опыт 1. Электролиз сульфата меди

Налейте в электролизер раствор сульфата меди. Опустите в него графитовые электроды и пропустите через раствор электрический ток; опыт проводите несколько минут. Что наблюда-ется на катоде? Напишите уравнения катодного и анодного процессов. Какой газ выделяется на аноде?

(C)Опыт 2. Электролиз йодида калия

Н алейте в пробирку на ¾ ее объема 0,1Н раствора KJ и добавьте по 5-6 капель фенолфталеина и крахмального клейстера. Перемешайте раствор и перелейте в электролизер. Опустите в электролизер графитовые электроды и подключите их к источнику тока (рис.2).

Рис.2 Схема процесса электролиза

Почему на катоде не выделяется металлический калий? Сравните нормальные окислительно-восстановительные потенциалы калия, водорода, йода и кислорода. Появлением каких ионов в процессе электролиза обусловлено окрашивание в красный цвет раствора в катодном пространстве?

Напишите уравнение анодного и катодного процессов. Чем обусловлено посинение раствора в анодном пространстве?

Количественная характеристика электролиза варажается законом Фарадея: m = γΙt / 96500, где m – масса выделившегося вещества, г

Ι – сила тока в А;

T – время в секундах;

96500 – число Фарадея.

Основная литература:

[6], стр. 65 - 67.

[7], стр.89-90, 94-95.

Контрольные вопросы:

1. При электролизе раствора хлорида кальция на катоде выделилось 5,6г водорода. Какой газ и какой массой выделился на аноде?

2. Вычислите массу свинца, выделившегося на катоде в результате пропускания тока силой в 3А через расплавленный бромид свинца (ΙΙ) в течение 30 минут.

3. Практикум по неорганической химии/ Гольбрайх З.Е. - М: Высшая школа, 1986. –338с.