загрузка...
загрузка...
На головну

електроліз

  1. XI. Електрохімічні процеси. Електроліз. корозія металів
  2. Застосування електролізу.
  3. Тема 12. Електрохімічні процеси. електроліз
  4. Тема 2. Електроліз
  5. електроліз
  6. Електроліз водних розчинів електролітів

електроліз - окислювально-відновний процес, що протікає на електродах при пропущенні постійного електричного струму через розчин або розплав електроліту. В електролізері електрична енергія перетворюється в енергію хімічної реакції.

Катод (-) - анод, на якому при електролізі відбувається відновлення.

Анод (+) - позитивний електрод, на якому при електролізі відбувається окислення.

На відміну від електролізу, в гальванічному елементі відновлення відбувається на позитивно зарядженому катоді, а окислення - на негативно зарядженому аноді.

Узагальнене рівняння за законами Фарадея: m = mЭI? / F,

де m - Маса що утворився речовини; mЭ - Його еквівалентна маса (mЭ = М / число відданих або прийнятих електронів); I - сила струму; ? - Час протікання струму; F - постійної Фарадея = 96485 Кл / моль.

Устаткування і реактиви

Джерело постійного електричного струму, електролізери, кристалізатор, мідний і графітові електроди, пробки, пробірки, промивалка, секундомір, спиртівка, сірники, хімічні склянки.

Мідна і нікелева пластинки, мідний дріт, шматочки міді, заліза, олова, цинку; йодкрахмальной папір; дистильована вода; індикатори: метиловий оранжевий, фенолфталеїн;

Розчини: сірчана кислота H2SO4 (1 М), соляна кислота HCl (2 М) і 0,5 М сульфат міді (II) CuSO4, Йодид калію KI, сульфат натрію Na2SO4, Сульфат заліза (II) FeSO4, Сульфат цинку ZnSO4; гексаціаноферрат (III) калію K3[Fe (CN)6].

експеримент: Виконайте завдання, складіть рівняння реакцій, назвіть речовини, запишіть спостереження і висновок.

Досвід 1. Порівняння хімічної активності металів

Помістіть шматочки міді і заліза в пробірки, заповнені, відповідно 1 М розчинами солей заліза (II) і міді (II). Запишіть спостереження і випишіть значення стандартних електродних потенціалів порівнюваних металів.

Досвід 2. Вплив освіти гальванічних пар на перебіг хімічних процесів

У пробірку з 1-2 мл 1 М розчину H2SO4 внесіть шматочок цинку. Мідним дротом торкніться шматочка цинку в пробірці. Поясніть зміна інтенсивності виділення водню, і на якому з двох металів він виділяється? Який напрям переходу електронів в парі Zn-Cu?

Досвід 3. Контактна корозія

У три пробірки налийте по 2-3 мл 1 М розчину H2SO4 і по 2-3 краплі розчину K3[Fe (CN)6]. В першу пробірку опустіть конторську сталеву скріпку зі вставленим в неї шматочком міді, в другу - скріпку з шматочком олова і в третю - скріпку з шматочком цинку. На підставі проведених дослідів і теоретичних передумов, відзначте, який з металів (мідь, олово або цинк) краще захищає залізо від корозії.

Досвід 4. Електроліз розчину сульфату натрію

В U-подібну трубку налийте 0,5 М розчину Na2SO4 і додайте в обидва коліна кілька крапель розчину метилового оранжевого. Опустіть інертні електроди і приєднайте їх до джерела постійного струму. Пропускайте ток протягом 5-10 хв.

Досвід 5. Електроліз розчину йодиду калію

В U-подібну трубку налийте 0,5 М розчин KI і додайте в обидва коліна кілька крапель розчину фенолфталеїну. Опустіть інертні електроди і приєднайте їх до джерела постійного струму. Пропускайте ток протягом 5-10 хв. Поясніть зміна кольору розчину близько катода і анода. Внесіть в околоанодное простір йодкрахмальной папір.

досвід 6 Електроліз розчину сульфату міді (II)

В U-подібну трубку налийте 0,5 М розчин CuSO4 і додайте в околоанодное простір кілька крапель розчину метилового оранжевого. Опустіть інертні електроди і приєднайте їх до джерела постійного струму. Пропускайте ток протягом 5-10 хв. Поясніть появу на катоді червоного нальоту міді. Проробіть даний досвід, використовуючи розчинний мідний анод.

Досвід 7. Електролітичне отримання нікелю (нікелювання)

Підготовка до нікелюванню: - механічна обробка: Тонку мідну пластинку (довжиною 3-4 см і шириною 1 см) з прикріпленою до одного кінця мідним дротом очистіть наждачним папером;

- знежирення: Опустіть очищену пластинку на 1-2 хвилини в 15% -ний розчин лугу, а потім, не торкаючись руками пластинки, промийте її дистильованою водою з промивалки;

- травлення: Опустіть знежирену пластинку на 1-2 хвилини в 2 М розчин HCl для звільнення поверхні металу від оксидів, а потім, не торкаючись руками пластинки, промийте її дистильованою водою з промивалки і покладіть на фільтрувальну папір.

Прилад для електролізу: в хімічний стакан налийте електроліт і опустіть електроди, як катода використовуйте попередньо знежирену і протравлену в соляній кислоті мідну пластинку, в якості анода - нікелеву пластинку. Електроліз проводите при кімнатній температурі, щільності струму 0,3 А / дм2, Напрузі 3,5 В і відстані між електродами 1,5 см. Використовуйте електроліт для нікелювання: в 100 мл H2O розчиняють 5 г NiSO4 і 1,5 г H3BO3. Складіть рівняння електродних процесів.

контрольні завдання

1. Цинкові пластинки занурені в розчини солей NaCl, NiСl2, MgSO4, Pb (NO3)2. У яких випадках буде протікати реакція витіснення цинком інших металів?

2. Скласти схеми двох гальванічних елементів, в одному з яких цинк був катодом, в іншому - анодом. Написати рівняння реакцій, що відбуваються при роботі цих елементів і обчислити стандартні значення е.р.с.

3. Скласти схеми двох гальванічних елементів, в одному з яких алюміній був катодом, в іншому - анодом. Написати рівняння реакцій, що відбуваються при роботі цих елементів і обчислити стандартні значення е.р.с.

4. Які реакції протікають у електродів, утворених залізом і оловом, занурених у розчини хлоридів двовалентних металів, які з'єднані сольовим містком?

5. Які реакції протікають у електродів, утворених магнієм і цинком, занурених у розчини хлоридів двовалентних металів, які з'єднані сольовим містком?

6. Складіть рівняння процесів, що протікають при електролізі розплавів а) NaOH, б) NiCl2, В) K2S з інертними електродами.

7. Написати рівняння електродних процесів, що протікають при електролізі водних розчинів а) H2SO4, Б) Pb (NO3)2 з платиновими електродами.

8. Написати рівняння електродних процесів, що протікають при електролізі водних розчинів а) BaCl2, Б) Ni (NO3)2 з вугільними електродами.

9. Написати рівняння електродних процесів, що протікають при електролізі водних розчинів а) FeCl3, Б) Ca (NO3)2 з інертним анодом.

10. Скласти схеми електролізу водного розчину хлориду цинку, якщо: а) анод цинковий; б) анод вугільний.

11. Скласти схеми електролізу водного розчину хлориду міді, якщо: а) анод мідний; б) анод вугільний.

12. При електролізі розчинів CuCl2 на аноді виділилося 560 мл газу (н.у.). Знайти масу міді, що виділилася на катоді.

13. Які речовини, і в якій кількості виділяться при пропущенні струму силою 10 А протягом 5 хвилин через розплав хлориду магнію?

14. Обчислити масу срібла, що виділилося на катоді при пропущенні струму силою 6А через розчин нітрату срібла протягом 30 хв.

15. Скільки часу буде потрібно для повного розкладання 2 молей води струмом силою 2А?

16. Як електролітично отримати LiОН з солі літію? Яка кількість електрики необхідно для отримання 1т LiОН? Скласти схеми електродних процесів.

17. Знайти об'єм кисню (н.у.), який виділиться при пропущенні струму силою 6 А протягом 30 хв через водний розчин КОН.

18. Знайти об'єм водню (умови нормальні), який виділиться при пропущенні струму силою в 3 А протягом 1 год через водний розчин сірчаної кислоти.

19. Яка кількість електроенергії буде потрібно для виділення з розчину: а) 2 г водню; б) 2 г кисню?

20. Написати рівняння електродних процесів, що протікають при електролізі водних розчинів а) гідроксиду калію, б) соляної кислоти з інертними електродами.

приклад. Напишіть електронні рівняння реакцій, що протікають на електродах при електролізі водного розчину сульфату міді (II). Яка маса міді виділиться на катоді, і який обсяг кисню виділиться на аноді протягом 1 години і силі струму рівній 4 А?

Рішення

Електроліз розчину сульфату міді (II):

Катод (-) | Cu2+, H2O | Cu2+ + 2e = Cu0

Анод (+) | SO42, H2O | 2H2O - 4e = O2^ + 4H+

2CuSO4 + 2H2O > 2Cu + 2H2SO4 + O2^

mЭ = 63,54 / 2 = 31,77 г / моль m = mЭ - I - ? / F

m (Cu) = 31,77 - 4 - 3600/96500 = 4,74 г

m / mЭ = V / VЭ, VЭ(O2) = 5,6 л

V (O2) = VЭ - I - ? / F = 5,6 - 4 - 3600/96500 = 0,84 л

Відповідь: m (Cu) = 4,74 г; V (O2) = 0,84 л.





нагрівання | подрібнення речовини | фільтрування | очищення газів | ОТРИМАННЯ І ВЛАСТИВОСТІ НЕОРГАНІЧНИХ СОЕДИНЕНИЙ | хімічних процесів | РОЗЧИНИ | ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ. ТВІР РОЗЧИННОСТІ | Адсорбційні явища. дисперсні системи | Окислювально-відновні реакції |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати