Анодные процессы в водных растворах

Лабораторная работа № 1.

Электролиз растворов.

Цель работы: Изучить электродные процессы при электролизе растворов.

Общие сведения.

Окислительно-восстановительная реакция, протекающая в растворе или расплаве электролита у электродов при пропускании постоянного электрического тока, называется электролизом.

 

 

Таблица №1.

Катодные процессы в водных растворах

Электрический ряд напряжений металлов
Li, K, Ca, Na, Mg, Al	Mn, Zn, Fe	Ni, Sn, Pb Н2 Cu, Ag, Pt, Au
2Н2O+ 2e→ Н2+2OHֿ   Меn++nОН-= =Ме(ОН)n-католит	Выделяется Н2 или Ме	Men++ne-=Me0

Таблица №2.

Анодные процессы в водных растворах

Анод	Кислотный остаток Асm-
	Бескислородный	Кислородосодержащий
Растворимый	окисление металла анода Me0 - ne→Men+ анод раствор
Нерастворимый	Окисление анионов кроме фторидов Ас m-- me →Ас0	В щелочной среде: 4ОН--4е→О2+2Н2О В кислой и нейтральной: 2Н2О-4е→О2 + 4Н +
Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке J-, Br-, S2-, Сl-, ОН-, SO42-, NO3-, F-

1.

 

 

Ход работы:

HHm

2.

Раствор электролита

 

3. Анод.

4. Катод.

 

Электролизный стакан.

1. Раствор электролита

2. Анод

3. Катод

Уравнение электролизного раствора CuSO4 с медным анодом.

A(+): Cu ‒ 2e→Cu

K(‒): Cu + 2e→Cu ↓ (масса катода увеличивается)

 

Закон Фарадея

 

m =

m =

F - константа Фарадея= 96500 Кл.

Q – количество электричества прошедшего через систему.

Q = I(A) * t(c) = 1,1(A) * 1200(c) = 1320

m = = 0,43

η = *100 = 90,9

 

M = =32 г/моль.

 

Схема процесса электролиза.

Анод

катод

V

А

 

J(A)	τ (c)	Масса катода (Cu)	mт (теор.)	mτ- mo (факт.)	η(Сu)%
mo	mт
1,1		48,83	48,83	0,44	0,40	90,9

 

 

Вывод: Я изучил электродные процессы при электролизе растворов.

 

Контрольные вопросы.

1. В каких случаях образуются вторичные продукты при электролизе? Ответ: Вторичные продукты при электролизе образуются во всех случаях.

2. В какой последовательности и выделяются на катоде металлы при электролизе раствора, содержащего ионы Ni²⁺, Cr²⁺,Fe³⁺?

Ответ: Cr²⁺, Fe³⁺, Ni²⁺

3. Какой силы должен быть ток, чтобы при пропускании его через расплав MgSO₄ выделить на катоде 6 г. магния за 10 часов?

m =

М =

m = ; I=

t = 3600с * 10 = 36000с

F = 2

M(Mg) = 24,305

m(Mg) = 6г.

I=

 

4. Через последовательно соединенные электролитические ванны с платиновыми электродами пропустили ток. В первой ванне раствор сульфата натрия, во второй - раствор нитрата серебра, а в третьей - раствор соляной кислоты. Какие продукты выделились на электродах во всех трех ваннах и сколько их получилось по массе, если в первой ванне выделится на катоде 1 мг. водорода?

K1: 2H₂O + 2e = H₂ + 2OH^-

A1: 2H₂O - 4e = O₂ + 4H⁺

m(H ) = 1мг.

m = ; Q =

Мэ(Н ) = = 1

Q = = 96,5 Кл

K2: Ag⁺ + e = Ag⁰

A2: 2H₂O - 4e = O₂ + 4H⁺

m =

Мэ(Ag) = = 108

m(Ag) = = 0,108г.

 

K3: 2H⁺ + 2e = H₂⁰

A3: 2Cl^- - 2e = Cl₂⁰

Mэ(Cl) = = 35,5

m(Cl) = = 0,0355г.

 

5. Через водный раствор NaCl (электроды угольные) пропускали ток сначала при перемешивании раствора, а затем без перемешивания, отделив в последнем вторичные продукты. Написать уравнения электродных процессов для двух случаев.

Решение для 1 случая.

К: 2H₂O + 2e = H₂ + 2OH

А: 2Cl - 2e = Cl₂

Суммарное ионное ур-ие:

2H₂O + 2Cl = H₂ + Cl₂ + 2OH

Суммарное молекулярное ур-ие:

2H₂O + 2NaCl = H₂ + Cl₂ + 2NaOH

Решение для 2 случая.

K1: 2H2O + 2e = H2 + 2OH^-

A1: 2H2O - 4e = O2 + 4H⁺

K2: Ag⁺ + 1e = Ag⁰

A2: 2H2O - 4e = O2 + 4H⁺

K3: 2H⁺ + 2e = H2⁰

A3: 2Cl^- - 2e = Cl2⁰