Лабораторная работа № 7 электрохимия

Цель работы: экспериментальное определение направления окислительно-восстановительных реакций, составление гальванических элементов и изучение их работы, экспериментальное изучение процессов электролиза и коррозии.

Приборы, посуда и реактивы

Химические стаканы вместимостью 100 см³ – 2 шт.,

электролитный мостик,

электролизер (U - образная трубка, закрепленная в штативе),

гальванометр,

электроды (грфитовые – 2 шт., цинковый, медный),

источник постоянного тока (6 В) или выпрямитель,

наждачная бумага,

медная и алюминиевая проволока,

металлические пластинки (медная, цинковая).

Растворы солей: сульфата меди (II), сульфата цинка с концентрацией 0.5 моль/дм³, сульфата хрома (III), иодида калия, сульфата натрия, сульфата цинка с концентрацией эквивалента 1 моль/дм³, сульфата калия, дихромата калия, тиосульфата натрия, хлорида натрия. Раствор серной кислоты, сульфита натрия.

Растворы нейтрального лакмуса, фенолфталеина.

Опыт 1. Направление окислительно-восстановительных процессов

Определите направление окислительно-восстановительной реакции:

Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Na₂SO₄ + H₂O = K₂Cr₂O₇ + Na₂SO₃ + H₂SO₄

Внесите в пробирку по 2 – 3 капли растворов сульфата хрома (III) и сульфата калия и добавьте к ним 1 – 2 капли сульфата натрия. Происходит ли окисление хрома (III) Na₂SO₄, которое должно сопровождаться изменением окраски раствора?

В другую пробирку внесите по несколько капель растворов дихромата калия и серной кислоты, затем добавьте 3 – 4 капли Na₂SO₃. Почему раствор изменил цвет? В прямом или обратном направлении протекает данная окислительно-восстановительная реакция?

Запись данных опыта. Составьте уравнения полуреакций окисления и восстановления для протекающей окислительно-восстановительной реакции. Рассмотрите данную реакцию как процесс, протекающий при работе гальванического элемента. Выпишите значения соответствующих электродных потенциалов и вычислите ЭДС. Отметьте тот факт, что окислителем является окисленная форма гальванической пары, имеющая более высокий электродный потенциал, а восстановителем – восстановленная форма пары с меньшим электродным потенциалом.

Пользуясь электродными потенциалами, решите вопрос, возможна ли при стандартных условиях реакция:

MnO₄^- + Br₂ + H⁺ = Mn²⁺ + BrO₃^- + H₂O ?

Ответ мотивируйте.

Вывод: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________

Опыт 2. Составление медно-цинкового гальванического элемента

В один из стаканчиков налейте на 2/3 раствор сульфата цинка, в другой – столько же раствора сульфата меди. Опустите в стаканчик с раствором соли цинка, цинковую пластинку, в раствор сульфата меди - медную. Соедините пластинки с клеммами гальванометра, замкните цепь, соединив стаканчики электролитным мостиком. Наблюдайте отклонение стрелки гальванометра.

Пример: медно-цинковый элемент

Zn²⁺ SO₄^2–

ZnSO₄ CuSO₄

Запись данных опыта. Запишите уравнения реакции, протекающих на медном и цинковом электродах. Вычислите ЭДС гальванического элемента, исходя из значений стандартных электродных потенциалов. Сравните со значением практической ЭДС. Чем можно объяснить несовпадение значения ЭДС? Укажите на рисунке, какой металл является катодом (К), а какой анодом (А). В выводе напишите, за счет чего возникает электрический ток в гальваническом элементе?

Вывод: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________

Опыт 3. Электролиз раствора йодида калия

Налейте в электролизёр раствор йодида калия и добавьте 5-6 капель фенолфталеина. Опустите графитовые электроды. Пропустите электрический ток.

После проведения этого опыта электроды следует сначала промыть раствором тиосульфата натрия (для удаления йода), а затем - дистиллированной водой.

Запись данных опыта. Объясните появление окраски в катодном и анодном пространствах. Запишите уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде и общее уравнение электролиза раствора иодида калия. В выводе укажите, какая реакция протекает при действии электрического тока?

Вывод: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________

Опыт 4. Коррозия металла в присутствии кислорода

Налейте в пробирку на 1/3 её вместимости раствор хлорида натрия, добавьте 5-6 капель раствор фенолфталеина и опустите в неё цинковую или алюминиевую проволоку.

Запись данных опыта. В какой цвет через некоторое время окрасится раствор вблизи поверхности металла? Какими ионами обусловлено появление окраски фенолфталеина? Какая часть проволоки является катодом, а какая – анодом? Составьте уравнения реакций катодного и анодного процессов.

Вывод: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________