Химия

Вид работы: Лабораторная работа

Предмет: Химия

Лабораторные работы по химии для КТИПП

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Кафедра общей и неорганической химии

Лабораторная работа №4. «Электролиз»

Цель работы: Исследование электролиза водных растворов солей.

1. Электролиз водного раствора иодида калия.

KJ+H2O электролиз I2+H2↑+KOH

Процесс на аноде.
А(+):2I– – 2e → I2
Процесс на катоде.
К(-):2H2O + 2e → H2 + 2OH–

2. Электролиз водного раствора сульфата натрия.

2Na2SO4+ 6H2O электролиз O2 ↑+ 2H2SO4 + 2H2↑+ 4NaOH

Процесс на аноде.
А(+):2Н2О – 4e → О2 + 4Н+
Процесс на катоде.
К(-):2H2O + 2e → H2 + 2OH–

3. Электролиз водного раствора сульфата меди (II).

CuSO4+ H2O электролиз 2Cu↓ + O2↑ + 2H2SO4

Процесс на аноде.
А(+):2Н2О – 4e → О2 + 4Н+
Процесс на катоде.
К(-):Cu2+ + 2e → Cu

Вывод по проведенной работе:

1. Катионы активных металлов (от Li+ до Mn2+) не проявляют окислительных свойств в водных растворах и на катоде при электролизе водных растворов солей может протекать только восстановление воды и выделяется водород.
2. На катоде при электролизе водных растворов солей малоактивных металлов (от H до Au3+) протекает только осаждение металла, водород не выделяется.
3. Фторид-ионы и кислородсодержащие анионы элементов в высшей степени окисления (NO3–, SO42- и др.) при электролизе водных растворов их солей неразряжаются, на аноде протекает окисление воды или гидроксид ионов.
4. Галогенид-ионы (Cl–, Br–, I–) разряжаются на аноде до галогенов легче, чем вода до кислорода.

Защита лабораторной работы.

№ варианта соответствует последней цифре в зачетке.

1. Как называют процесс, при котором электрическая энергия превращается в химическую, в каких устройствах это осуществляется? Какая масса меди выделится на катоде, если через раствор CuSO4 пропускать ток силой 4 А в течении 1 часа?
2. Чем обусловлено направление движения ионов электролита в процессе электролиза, какую роль играет внешний источник тока? Сколько времени надо пропускать ток силой
   8 А, чтобы из раствора AgNO3 выделилось 5,3935 г серебра?
3. Чем отличается электролиз водных растворов электролитов от электролиза их расплавов? Вычислите молярную массу эквивалентов металла, если при пропускании через раствор хлорида этого металла 3880 Кл электричества на катоде выделяется 11,742 г металла.
4. В какой последовательности будут восстанавливаться на катоде и окисляться на аноде ионы и молекулы, находящиеся в водном растворе смеси солей CuCl2, Na2SO4 и AgNO3. Составьте уравнения соответствующих реакций. Какой силы ток следует пропускать через раствор NaCl в течение 1 ч 40 мин 25 с, чтобы на катоде выделилось 1,4 дм3 водорода, измеренного при нормальных условиях?
5. Какое вещество выделяется на аноде при электролизе расплавов щелочей? Какой объем кислорода выделится при пропускании через расплав KOH тока силой 4 А в течение 3 ч?
6. На чём основан метод очистки металлов электролизом? Через раствор NaCl пропущен ток силой 15 А в течении
   16 мин 5 с. Какой объём водорода (н.у.) выделился на катоде?
7. Какими катодными процессами характеризуется электролиз водных растворов солей металлов, стоящих в средней части ряда напряжений металлов? Сколько времени пропускали ток силой 8А через раствор сульфата никеля, если масса никелевого анода стала меньше на 0,8805г?
8. Приведите формулировку законов Фарадея? Каковы их математические выражения? Что называют числом Фарадея? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на инертных электродах при электролизе растворов CdCl2 и CdSO4.
9. В чём различие катодных реакций, происходящих при электролизе растворов сульфата меди(II) и сульфата калия на инертных электродах? Ток силой 10 А пропускали в течение
   20 мин через раствор сульфата меди (II) на медном аноде. На сколько граммов уменьшилась масса анода?
10. Из каких процессов слагается общая реакция электрохимического разложения вещества? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора MgCl2. Вычислите массы веществ, которые выделятся из раствора при пропускании тока силой 5А в течение 32 мин 10 с.

Запишите решение в отчет по лабораторной работе.

9. В чём различие катодных реакций, происходящих при электролизе растворов сульфата меди(II) и сульфата калия на инертных электродах? Ток силой 10 А пропускали в течение 20 мин через раствор сульфата меди (II) на медном аноде. На сколько граммов уменьшилась масса анода?

Катион активного металла калия не проявляет окислительных свойств в водных растворах и на катоде при электролизе раствора сульфата калия может протекать только восстановление воды и выделяется водород:

2H2O + 2e → H2 + 2OH–

Катион неактивного металла меди проявляет более сильные окислительные свойства, чем ион Н+:

φМе n+/ Me > φH / H2

Поэтому на катоде при электролизе раствора сульфата меди протекает только осаждение металла, водород не выделяется:

Cu2+ + 2e → Cu

Дано:

I = 10A
t= 20 мин =
= 1200 с
m-?

Решение:

Cu2+(кат.) + Cu(ан.) → Cu2+(ан.) + Cu(кат.)

А(+):Cu – 2e → Cu2+
Процесс на катоде.
К(-):Cu2+ + 2e →

CuSO4 + Cu → Cu (кат). + CuSO4(ан.)

В процессе электролиза масса медного анод уменьшается. Найдем убыль массы по закону Фарадея:

m=ЭIt/F

Э – эквивалентная масса меди, 32 г/моль
F – постоянная Фарадея (96500 Кл/моль)

m(Cu) = 32∙10∙1200/96500 = 3,98 г ≈ 4 г.

Ответ: уменьшится на 4 г.

Прикрепленные файлы:

1_4

4

5

Elektroliz