ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

Электролиз

Необходимые приборы и реактивы: лабораторный электролизёр, растворы Na2SO4, CuSO4, индикаторы метиловый оранжевый, фенолфталеин.

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Электролиз водного раствора сульфата натрия с нерастворимым (инертным) анодом

измерения объёма газа, выделяющегося при электролизе. Графитовые электроды 1 и 2 соединены с полюсами внешнего источника тока. Электрод, находящийся в откалиброванном колене (катод), соединён с отрицательным полюсом источника тока, второй (анод) – с положительным. Электролизёр оснащён уравнительной воронкой 6, которая служит для приведения давления газа в колене 3 к атмосферному.

1.Заполните электролизёр водным раствором сульфата натрия.

2.Закройте пробкой 7 отверстие колена 3 электролизёра. Определите

объём V1 раствора в колене. Измерение уровня столбика раствора проводите по нижнему мениску.

36

3.Включите постоянный ток и запишите его силу I, A. Пропускайте ток через раствор в течение 5 минут.

4.После выключения тока дождитесь прекращения выделения пузырьков водорода.

5. Водород в колене 3 насыщен водяным паром. Приведите давление смеси водорода и насыщенных паров воды к атмосферному. Для этого воронку с кольцом, в котором она крепится, снимите со штатива и плавно опустите так, чтобы раствор в колене 3 и воронке 6 оказался на одном уровне. Запишите объём V2 раствора в колене.

6.Осторожно выньте пробку 7 из колена 3, не допуская перемешивания растворов в приэлектродных пространствах.

7.В две пробирки отберите двумя разными пипетками по 1 мл растворов из колена 3 и 4.

8.Определите среду растворов при помощи индикаторов. У какого электрода среда раствора является щелочной? кислой?

9.Результаты опыта занесите в таблицу.

*Температуру водорода и раствора в бюретке принимают равной температуре воздуха в лаборатории.

**давление насыщенного водяного пара над раствором Na2SO4 принимается равным давлению насыщенного водяного пара над водой при температуре раствора. Значения температуры воздуха, атмосферного давления и давления насыщенных паров получите у лаборанта.

Обработка результатов опыта

1. Определите объём выделившегося водорода V, мл

V= V2 – V1.

2.Рассчитайте парциальное давление водорода в бюретке Р, мм рт.ст.:

Р= Ратм – h

3.Приведите объём выделившегося водорода к нормальным условиям, используя объединённый газовый закон:

37

где Ро = 760 мм рт.ст., То = 273 К, V – объём выделившегося водорода, л; Т – температура воздуха, К.

4. По закону Фарадея рассчитайте теоретическое количество водорода при н.у.:

Vотеор = Vэкв(Н2 ) I τ,

F

где Vэкв(H2) = fэкв(Н2)∙Vm – молярный объём эквивалентов водорода, л/моль; F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея; I – сила тока, А; τ – время, с.

5. Рассчитайте относительную погрешность опыта,%:

δ = |Voтеор −Vоэксп | 100% Voтеор

Опыт 2. Электролиз раствора сульфата меди(II) а) Электролиз с графитовым (инертным) анодом

Через электролизёр, заполненный водным раствором CuSO4, пропустите постоянный ток в течение 3-5 минут. Обратите внимание на появление красного налета на одном из графитовых электродов. Какой это металл? Какой газ выделяется на аноде? Составьте схему электролиза, уравнения катодного и анодного процессов, суммарное уравнение электролиза.

б) Электролиз с медным (растворимым) анодом

Измените полюсность электродов так, чтобы анодом стал графитовый стержень, покрытый слоем меди. Снова пропустите электрический ток. Что происходит с медью на аноде? Обратите внимание на то, что после полного растворения налета меди на аноде начинает выделяться газ.

Составьте схему электролиза. Опишите уравнениями реакций процессы, протекающие на катоде и аноде во всех случаях.

Вопросы для подготовки к защите лабораторной работы

1.Какие частицы могут разряжаться только на аноде, а какие только на катоде: К+, I-

2.В какой последовательности будут разряжаться на катоде по мере повышения его потенциала следующие частицы: Ва2+, F2?

3.Сколько граммов серной кислоты образуется в электролизере при пропускании через водный раствор сульфата натрия 9650 Кл?

38