2. Электролиз раствора нитрата калия с инертным анодом

Раствор содержит ионы калия К⁺, нитрат-ионы NO₃^-, молекулы воды. В соответствии с последовательностью разрядки на аноде и катоде будут протекать следующие процессы:

K⁺ (+) Катод: 2Н₂О + 2ē = H₂↑+ 2ОН^- ;

NO₃^- (–) Анод: 2Н₂О – 4ē = О₂↑ + 4Н⁺.

В прикатодном пространстве будет образовываться щелочь KOH, а в прианодном – кислота HNO₃.

Суммарная реакция в молекулярно-ионном виде:

6Н₂О = 2Н₂↑ + О₂↑+ 4ОН ^- + 4Н⁺.

В молекулярном виде:

4KNO₃ + 6Н₂О = 2Н₂↑ + О₂↑ + 4КOН + 4HNO₃.

3. Электролиз раствора сульфата никеля с никелевым анодом

В соответствии с последовательностью разрядки на аноде и катоде будут протекать следующие процессы:

(–) Анод: Ni⁰ – 2ē = Ni²⁺;

(+) Катод: Ni²⁺ + 2ē = Ni⁰.

Весь процесс сводится к выделению никеля на катоде и постепенному растворению никелевого анода. Количество сульфата никеля в растворе остается неизменным.

Практическая часть

Электролиз водных растворов проводится в приборе, представленном на рис. 9.1. В качестве инертных электродов используются графитовые стержни карандашей.

2

3

4

1

Рис. 9.1. Прибор для проведения электролиза:

1 – U-образный сосуд с раствором электролита; 2 – электроды; 3 – токопроводящие проволоки; 4 – источник постоянного тока

Опыт №1. Электролиз с нерастворимыми электродами

Электролизер (U-образную трубку) наполните, не доходя до краев ~ 1см, раствором соли, указанном в задании. Опустите в оба колена трубки электроды, включите прибор, отметьте все видимые изменения. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, суммарное уравнение в ионно-молекулярном и молекулярном виде.

Идентификация продуктов, образующихся при электролизе солей,

на аноде:

1. Хлор (газ) определяется по резкому запаху, при появлении первых признаков которого прибор следует выключить.

2. Йод определяется по появлению коричневой окраски, характерному запаху, с помощью йодкрахмальной индикаторной бумаги.

3. Кислород – газ без запаха;

на катоде:

1. Водород – газ без запаха.

2. Если на катоде не выделяется водород, то осаждается металл в виде красноватого налета (медь), блестящих игольчатых кристаллов (цинк, свинец) и т. д.

Опыт №2. Электролиз с активным анодом

Опыт выполняется аналогично опыту №1. Один графитовый электрод заменяется металлическим (железо, алюминий, цинк, медь), который подключается к положительному полюсу внешнего источника. Раствор соли для электролиза взять из опыта №1 по указанию преподавателя.

Указания по технике безопасности

1. Настоящая работа имеет повышенную опасность, так как в ней применяется электрический ток.

2. Присоединять прибор к источнику тока только после того, когда электроды вставлены в раствор.

3. Не прикасайтесь к открытым токоведущим частям.

Лабораторная работа № 10

Химические свойства металлов

Цель работы: практически ознакомиться с характерными химическими свойствами металлов различной активности и их соединений; изучить особенности металлов с амфотерными свойствами; окислительно-восстановительные реакции уравнять методом электронно-ионного баланса.