Задачі для розв’язування на занятті:

1. Обчислити масу срібла, який виділиться на катоді при пропусканні току силою 6 А крізь розчин нітрату срібла на протязі 30 хв.

2. Використовуючи значення стандартних окисно – відновних потенціалів, визначити, чи здійснюватиметься за стандартних умов такі процеси:

2FeCI₃+SnCI₂→2FeCI₂+SnCI₄. FeCI₂ + SnCI₂→Fe + SnCI₄.

3. Які процеси відбуваються на електродах під час електролізу:

а) водного розчину хлориду кобальту (Ⅱ) з інертним анодом і кобальтовим анодом,

б) розчину сульфату магнію з інертним анодом,

в) розчину нітрату аргентуму з інертним анодом та із срібним анодом?

Контрольні питання:

1. Що таке електроліз?

2. Вкажіть послідовність розрядження іонів на катоді і аноді під час електролізу?

3. Наведіть приклади електролізу з розчинним і нерозчинним анодом.

4. Сформулюйте закони електролізу.

5. Наведіть приклади електролізу водних розчинів солей, коли на електродах не розряджаються іони солі.

6. Чи можливо добути металевий натрій під час електролізу водного розчину сульфату натрію?

7. Що буде виділятися на електродах при електролізі розчинів СаSO₄, NaNO₃ і КСІ?

8. Де знаходить застосування процес електролізу?

Задачі:

1. Використовуючи значення стандартних окисно – відновних потенціалів, визначити, чи здійснюватиметься самочинно процес:

2FeCI₃ + Cu → 2FeCI₂ + CuCI₂.

2. Які процеси відбуваються під час електролізу концентрованого водного розчину сірчаної кислоти (електроди інертні)?

3. Які процеси відбуваються під час електролізу розчину сульфату нікелю: а) з інертним анодом, б) з нікелевим анодом?

4. Визначити теоретичний вихід міді, яка виділиться на катоді в результаті пропускання струму силою 4А протягом 5 годин через розчин сульфату міді (Ⅱ).

Лабораторна робота № 12. Електрохімія (приготування та аналіз акумуляторної кислоти)

Мета роботи – ознайомлення студентів з основними типами акумуляторів, хімічними процесами, що йдуть на електродах при їх зарядженні та розрядженні.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Акумулятори – це прилади, що здатні накопичувати хімічну енергію, яка за необхідністю перетворюється у електричну. Вони є вторинними джерелами електричного струму.

Акумулятори характеризуються оборотністю, тобто після розряду їх можна повернути до вихідного стану, якщо крізь них пропускати електричний струм від зовнішнього джерела струму (зарядження акумулятора).

Найбільш поширеними у техніці є кислотні і лужні акумулятори. Вони є джерелами струму для стартерів двигунів внутрішнього згоряння, надають рух електрокарам, використовуються для аварійного освітлення тощо.

Свинцевий акумулятор (кислотний).

Акумулятор складається з свинцевих гратчастих пластин, заповнених активною масою з оксиду свинцю (РbO). Пластини з’єднуються через одну і занурюються у пластмасову банку. Електролітом є 24-30 % розчин сірчаної кислоти (густина 1,22-1,32 г/см³).

Оксид свинцю взаємодіє з сірчаною кислотою і перетворюється у нерозчинну сіль сульфату свинцю:

PbO + H₂SO₄ = PbSO₄ + H₂O

Процес зарядки. При включенні акумулятора у коло постійного струму на катоді і аноді йдуть такі процеси:

(-) анод: Pb⁺²SO₄ + 2H₂O - 2ē = Pb⁺⁴О₂ + 4Н⁺ + SO₄^-2 окислення

(+) катод: Pb⁺²SO₄ + 2ē = Pb⁰ + SO₄^-2 відновлення

Сумарна реакція, що має місце на катоді і аноді при зарядженні:

2PbSO₄ + 2H₂O → Pb + PbО₂ + 2Н₂SO₄

У результаті зарядки акумулятора на катоді утворюється чистий або губчатий свинець Pb, а на аноді диоксид свинцю Pb0₂.

Таким чином електроди маючи різні окисно–відновні властивості і поміщені в електроліт H₂SO₄ , будуть вести себе як гальванічний елемент. Різниця потенціалів 2,1 V.

Якщо акумулятор зарядився, а електричний струм продовжувати пропускати, то починається процес електролізу електроліту, тобто розчину сірчаної кислоти: на катоді виділяється водень, а на аноді - кисень. Спостерігається “кипіння” акумулятора.

Слід пам’ятати, що суміш водню з киснем зветься “гримучим газом” і є вибуховонебезпечна; тому у приміщеннях з акумуляторами треба дотримуватися особливої обережності з вогнем.

Процес розрядження. На електродах мають місце такі окисно-відновні процеси:

(-) анод: Pb + SO₄^2- - 2ē = PbSO₄ окислення

(+) катод: PbO₂ + 2ē + 4 Н⁺ + SO₄^-2 = 2PbSO₄+2Н₂О відновлення

Сумарна реакція, що має місце на катоді і аноді під час розрядження:

Pb + PbO₂ + 4 Н⁺ +2SO₄^2- → 2PbSO₄ + 2Н₂О

З вищезазначених процесів ми бачимо, що зарядження та розрядження акумулятора є взаємозворотними процесами, тому їх можна записати одним рівнянням:

2PbSO₄ + 2H₂O зарядження Pb + PbО₂ + 2Н₂SO₄