Формулы для расчетов

1. Пересчитайте нормальную концентрацию С_н в молярную концентрацию С_М:

, отсюда .

Эквивалентная масса ионов металла равна

,

где – молярная масса ионов металла,

В – валентность металла.

Подставив Э в формулу для С_М, получим: .

2. Вычислите электродный потенциал по уравнению Нернста.

3. Вычислите ЭДС как разность потенциалов катода и анода.

Лабораторная paбoтa №9

Электролиз

Цель работы: опытным путем изучить электролиз растворов солей.

Теоретическая часть

Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах, при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита. Это не самопроизвольный процесс, для осуществления химической реакции требуется электрическая энергия. Сущность электролиза заключается в том, что на катоде происходит процесс восстановления, а на аноде – процесс окисления. Процессы, протекающие на электродах, зависят как от электролита, так и от вещества, из которого сделан анод.

Различают два вида анодов: растворимые и нерастворимые.

Нерастворимый, или инертный анод не изменяется в процессе электролиза, играет роль передатчика электронов (графит, уголь, платина и др.).

Растворимый, или активный анод в процессе электролиза окисляется (медь, железо, кобальт и др.): Ме^о – nē=Мeⁿ⁺.

На электродах легче всего протекают процессы, требующие минимальной затраты энергии. На катоде быстрее восстанавливаются ионы, молекулы, атомы, имеющие наибольшее значение электродного потенциала.

Практическая последовательность восстановления на катоде при электролизе водных растворов:

1) ионы металлов от конца ряда напряжений до цинка: Аu^3+....Zn²⁺ по уравнению:

ē .

Металл при этом выделяется в свободном виде.

2) молекулы воды: 2Н₂О + 2ē = Н₂↑ + 2ОН^-.

Если в растворе одновременно находятся катионы нескольких металлов, то при разных концентрациях их в первую очередь на катоде разряжаются ионы того металла, у которого больше величина электродного потенциала. Например, если в растворе одновременно присутствуют в равных концентрациях различные катионы (Zn²⁺, Au³⁺, Cu²⁺, Fe²⁺), то, в соответствии с величинами их электродных потенциалов, катионы будут восстанавливаться в следующей последовательности: Au³⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺.

На аноде легче всего окисляются ионы, молекулы, атомы, имеющие наименьшее значение электродного потенциала.

Практическая последовательность окисления на аноде при электролизе водных растворов:

а) анод – инертный:

1) анионы бескислородных кислот: Se^2-, S^2-, I^-, Вr^-, Сl^- (кроме F^-) до соответствующих соединений в свободном виде Se, S, I₂, Br₂, Cl₂↑;

2) молекулы воды: 2Н₂О – 4ē = О₂↑ + 4Н⁺;

б) анод — активный:

окисляется сам анод: Ме^о – nē = Мeⁿ⁺.

Схемы электролиза некоторых солей

1. Электролиз расплава хлорида магния с инертным анодом

Расплав содержит ионы магния Mg²⁺ и хлорид-ионы Cl^-, при пропускании тока ионы магния перемещаются к катоду, а хлорид-ионы – к аноду. Принимая от катода по два электрона, ионы магния превращаются в нейтральные атомы, выделяющиеся из расплава. Катод постепенно покрывается магнием.

Хлорид-ионы, достигая анода, отдают ему электроны и превращаются в атомы хлора. У анода выделяется хлор.

Схематически процесс электролиза расплава хлорида магния можно изобразить: MgCl₂ = Mg²⁺ + 2Cl^–.

(–) Катод: Mg²⁺ + 2ē = Mg°.

(+) Анод:2Сl^-–2ē = С1₂↑.

Суммарная реакция: MgCl₂ = Mg + Cl₂↑.