Лабораторная работа № 6
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Цель работы: познакомиться с процессами взаимного превращения химической и электрической энергий на примере работы гальванического элемента и процессов электролиза.
Важнейшие понятия:электрод, типы электродов, стандартный электродный потенциал, гальванический элемент, электродвижущая сила элемента, напряжение гальванического элемента, электролиз, катодный и анодный процессы, электрохимический эквивалент, выход по току.
Следует уметь: определять тип электрода, составлять электрохимические схемы элементов на основе значений стандартных электродных потенциалов, записывать электродные процессы, рассчитывать равновесный потенциал по уравнению Нернста, электродвижущую силу элемента, связывать ЭДС реакции со свободной энергией Гиббса, записывать процессы электролиза водных растворов и расплавов электролитов, проводить количественные расчеты на основе законов Фарадея.
Экспериментальная часть
Опыт 1. Гальванические элементы
Работа выполняется по вариантам
|
Вариант 1 Zn/Cu |
Вариант 2 Zn/Cd |
Вариант 3 Cd/Cu |
Соберите гальванический элемент из двух металлических электродов, согласно вариантам.Металлические стержни тщательно зачистите наждачной бумагой и погрузите в стаканчики с растворами их солей. Места спая не должны касаться раствора. Соедините стаканчики жидкостным электролитическим мостиком. Подсоедините гальванический элемент к вольтметру и запишите показания прибора.
Рассчитайте теоретическую ЭДС гальванического элемента, исходя из значений равновесных электродных потенциалов, рассчитанных по уравнению Нернста. Величины стандартных электродных потенциалов приводятся в таблице 4 (Приложение).
Рассчитайте
стандартную ЭДС, используя значение
свободной энергии Гиббса токообразующей
реакции:
=
64,98 кДж/моль;
=
–147,21 кДж/моль;
=
–77,74 кДж/моль.
Сравните полученные значения. Сделайте вывод. Объясните, почему напряжение гальванического элемента меньше его ЭДС.
Опыт 2. Электролиз водных растворов солей
а) Электролиз раствора иодида калия
Чистый электролизёр заполните раствором иодида калия, угольные электроды погрузите в раствор электролита, соединив их с источником постоянного тока. В прикатодное пространство добавьте 1-2 капли фенолфталеина. Как изменяется окраска индикатора при прохождении постоянного тока? Объясните появление интенсивно-желтой окраски раствора в прианодном пространстве. Какие вещества образовались в прикатодном пространстве? Напишите уравнения электродных процессов и общее уравнение электролиза в молекулярной форме.
б) Электролиз раствора сульфата меди
Чистый электролизёр заполните раствором сульфата меди, угольные электроды погрузите в раствор электролита, соединив их с источником постоянного тока. Какое вещество выделяется на катоде? Составьте уравнения электродных процессов. Сделайте вывод об особенности электролиза водных растворов.
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №6
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Цель работы: познакомиться с процессами взаимного превращения химической и электрической энергий на примере работы гальванического элемента и процессов электролиза.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ
Электрод – это _____________________________________________________
__________________________________________________________________
Электроды 1-го рода – это ___________________________________________
Электроды 2-го рода – это ___________________________________________
Инертные электроды ________________________________________________
Электродный потенциал – это ________________________________________
__________________________________________________________________
Гальванический элемент – это ________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Потенциал анода __________________________________ потенциала катода.
Анодный процесс __________________________________________________
Катодный процесс __________________________________________________
Уравнение Нернста
__________________________________________________________________
ЭДС гальванического элемента _______________________________________
Стандартная ЭДС гальванического элемента рассчитывается по формуле
__________________________________________________________________
Напряжение ГЭ ______________ его ЭДС, т.к. __________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Электролиз – это ___________________________________________________
__________________________________________________________________
Особенностью электролиза водных растворов является __________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Электрод будет активным когда ______________________________________
__________________________________________________________________
Первый закон Фарадея: _____________________________________________
__________________________________________________________________
Второй закон Фарадея: ______________________________________________
__________________________________________________________________
Только электролизом расплавов можно получить металлы со _____________
__________________________________________________________________
Выход по току – это ________________________________________________
__________________________________________________________________
Опыт 1. Гальванические элементы
Стандартные потенциалы анода и катода: ______________________________
Схема ГЭ: _________________________________________________________
Электродные процессы: _____________________________________________
__________________________________________________________________
Токообразующая реакция: ___________________________________________
По уравнению Нернста потенциал катода: ______________________________
__________________________________________________________________
По уравнению Нернста потенциал анода: _______________________________
__________________________________________________________________
Расчет теоретической ЭДС реакции:
__________________________________________________________________
Расчет стандартной энергии Гиббса реакции:____________________________ __________________________________________________________________
Расчет стандартной ЭДС: ____________________________________________ __________________________________________________________________
Вывод: ___________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Опыт 2. Электролиз водных растворов солей
а) Электролиз раствора иодида калия
Уравнение диссоциации соли: ________________________________________
Частицы в прикатодном пространстве и их потенциал: ___________________ __________________________________________________________________
Частицы в прианодном пространстве и их потенциал: ____________________
__________________________________________________________________
Катодный процесс: _________________________________________________
Анодный процесс: __________________________________________________
Суммарное ионно-молекулярное уравнение: ____________________________
Молекулярное уравнение электролиза: _________________________________
Продукты электролиза: первичные - ___________________________________
вторичные - _______________________________________________________
Наблюдения: ____________________________________________________________________________________________________________________________________
б) Электролиз раствора сульфата меди
Уравнение диссоциации соли: ________________________________________
Частицы в прикатодном пространстве и их потенциал: ___________________
__________________________________________________________________
Частицы в прианодном пространстве и их потенциал: ____________________
__________________________________________________________________
Катодный процесс: _________________________________________________
Анодный процесс: __________________________________________________
Суммарное ионно-молекулярное уравнение: ____________________________
Молекулярное уравнение электролиза: _________________________________
Продукты электролиза: первичные - ___________________________________
вторичные - _______________________________________________________
Наблюдения: ____________________________________________________________________________________________________________________________________
Вывод: ____________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________