3. Лабораторная работа по теме «Электролиз»

Опыт 1. Электролиз раствора сульфата натрия.

Прибор соберите по схеме, как показано на рис.17. Зарисуйте его. Бюретки и U – образная трубка должны быть собраны герметично. Герметичность системы проверьте путем поднятия или опускания одной из бюреток. Если при этом уровень жидкости остается стабильно на одном уровне, то прибор герметичен.

В начале опыта зафиксируйте в журнале: начало опыта и начальный уровень жидкости в бюретках 1 и 5. Электролиз проводите в течение 3 –10 минут до получения 5 – 100 мл газа в одной из бюреток. Затем выключите выпрямитель. Запишите конец опыта. Определите точный объем выделившихся газов в бюретках 1 и 5 и заметьте изменение цвета индикатора. Для определения точного объема выделившихся газов в спаренных бюретках столбики жидкости приведите к одинаковому уровню и по разности уровней жидкости до и после опыта (h₀ и h_k ) определите объемы газов в электродных зонах V = h_k - h₀ (для упрощения расчета объем выделившихся газов не приводите к нормальным условиям).

Рис.17. Прибор для количественного определения выделяющихся веществ в реакционных зонах при электролизе раствора сульфата натрия: 1 и 5 – бюретки спаренные; 2 - U-образная трубка; 3 – раствор сульфата натрия и 3 – 4 капли метилового оранжевого; 4 – графитовые электроды; 6 – выпрямитель.

Запишите электродные процессы. Объясните изменение окраски индикатора.

Вычислите по объему выделившегося газа массу вещества, разложившегося при электролизе. Рассчитайте Е_разл. Составьте ЭХС внутреннего гальванического элемента, который образуется в процессе электролиза.

Необходимо учесть, что раствор метиловый оранжевый имеет цвет: а) в кислой среде – красный; б) в нейтральной – оранжевый; в) в щелочной – бледно-желтый.

Задание

1.Объясните, с какой целью при промышленном электролизе воды в нее вводят электролиты: H₂SO₄, Na₂SO₄, NaOH? Какой электролит наиболее целесообразен? Ответ обоснуйте.

2 .Запишите катодные и анодные реакции при электролизе растворов: H₂SO₄, Na₂SO₄, NaOH. Рассчитайте соответствующие электродные потенциалы, принимая pH растворов равным соответственно 0; 7; 14.

3. Изобразите графически зависимость равновесных потенциалов катода и анода от pH раствора.

4. Подтвердите расчетом независимость напряжения разложения воды от состава раствора. Отметьте, как это проявляется на графике. Дайте объяснение?

Опыт 2 Электролиз раствором иодида калия.

Результаты наблюдения:

1. Окраска растворов.

2. Характер реакции.

3. Уравнения реакций (электродные процессы).

4. Вычислите Е_разл.

5. Составьте ЭХО работы внутреннего гальваноэлемента.

Задание.

Можно ли электролизом водного раствора фторида калия получить фтор? Ответ обоснуйте.

Опыт 3. Электролиз раствора хлорида меди (или сульфата меди), (рис.18.).

Результаты наблюдения:

1. Что наблюдается в реакционных зонах

на поверхности электрода – катода?

2. Дайте объяснения.

3. Составьте уравнения реакций.

4. Вычислите Е_разл.

5. Составьте ЭХС внутреннего гальваноэлемента, который образуется в процессе электролиза.