Взаємодія йоду із натрій сульфітом

У пробірку помістити по декілька крапель розчинів йоду й додати туди розчин натрій сульфіту (Na₂SO₃). Реакція відбувається за такою схемою:

 

І₂ + Na₂SO₃ + H₂О ® Na₂SO₄ + НІ

 

Скласти рівняння процесів окиснення й відновлення. Виявити окисник і відновник.

 

Взаємодія калій дихромату із калій йодидом у кислому розчині

У пробірці змішати кілька крапель розчину калій дихромату (K₂Cr₂О₇) і таку саму кількість 10%-ного розчину сульфатної кислоти, після цього додати в якості індикатору 2–3 краплі крохмалю. До отриманого розчину по краплях, збовтуючи, додати розчин калій йодиду до зміни забарвлення на синє. Реакція проходить за такою схемою:

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + KI → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + I₂ + H₂O.

 

Взаємодія калій дихромату із калій сульфітом у кислому розчині

У пробірку з декількома краплями калій дихромату додати таку саму кількість 10%-ного розчину сульфатної кислоти. Потім до вмісту пробірки додавати по краплях розчин натрій сульфіту до зміни забарвлення на зелене. Реакція відбувається за такою схемою:

K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + Na₂SO₃ → Cr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O.

 

Скласти рівняння процесів окиснення й відновлення. Виявити окисник та відновник. Написати рівняння сумарної реакції цих процесів.

Контрольні питання й завдання для самостійної роботи

1. Які реакції називають окисно-відновними?

2. Дайте визначення ступеню окиснення.

3. Охарактеризуйте процеси окиснення та відновлення.

4. Які речовини можуть бути тільки окисниками, які тільки відновниками, а які і окисниками, і відновниками?

5. Якого порядку доцільно дотримуватися при написанні окисно-відновних реакцій?

6. Скласти рівняння окисно-відновних реакцій, що відбуваються за такими схемами:

1. K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ + C₂H₅OH → K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + CH₃COH + H₂O;

2. Mn(NO₃)₂ + PbO₂ + HNO₃ → HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + H₂O;

3. NaCrO₂ + H₂O₂ + NaOH → Na₂CrO₄ + H₂O;

4. K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + I₂ + H₂O.

Лабораторна робота № 12

ЕЛЕКТРОЛІЗ

 

Теоретичні положення

Електролізом називають окисно-відновний процес, який відбувається при проходженні постійного електричного струму через розчин або розплав електроліту.

Під дією постійного електричного струму іони електроліту набувають спрямованого руху: негативні іони рухаються до анода (позитивно зарядженого електрода) і тому називаються аніонами, а позитивні іони – до катода (негативно зарядженого електрода) і називаються катіонами. На аноді відбувається процес окиснення, а на катоді – відновлення.

Особливості хімічних реакцій, що супроводжують процес електролізу, зумовлені природою електроліту й матеріалом електродів. Найбільш просто проходить електроліз розплавлених солей – на електродах розряджаються іони, що входять до складу електроліту. Наприклад:

 

CaCl₂ Ca²⁺ + 2Clˉ

Розплав

 

(–) катод Ca²⁺ + 2 ē = Ca⁰ – відновлення;

(+) анод 2Сlˉ – 2 ē = Cl₂⁰ – окиснення.

 

Значно складнішими виявляються процеси електролізу водних розчинів електролітів, де крім іонів електроліту, присутня ще й вода. У процесі електролізу можуть застосовуватися нерозчинні й розчинні аноди. Нерозчинні (інертні) аноди найчастіше виготовляють із платини й графіту.

При електролізі водних розчинів електролітів із застосуванням нерозчинних анодів існує такий порядок розряду іонів на електродах:

– на катоді не відновлюються іони активних металів, які розташовані в ряду напруги металів від початку до катіона алюмінію включно, а відновлюється Н⁺ з води за такою реакцією:

 

2H₂O + 2 ē = H₂ + 2OHˉ;

 

– на аноді не окиснюються аніони кисневмісних кислот (CO₃²ˉ^-, SO₄²ˉ^-, NО₃ˉ та ін.), а окиснюється О²ˉ з води за реакцією:

 

2H₂O – 4 ē = O₂ + 4H⁺.

 

Розглянемо приклад електролізу водного розчину калій нітрату з нерозчинним анодом:

KNO₃ K⁺ + NO₃ˉ;

 

(–) катод: К⁺, Н₂О; 2H₂O + 2 ē = H₂ + 2OHˉ;

(+) анод: NO₃ˉ, H₂O; 2H₂O – 4 ē = O₂ + 4H⁺.

 

Як свідчить написане рівняння, при електролізі цієї солі жоден з іонів електроліту не розряджається, а відбувається електроліз води.

У процесі електролізу із застосуванням розчинного анода на ньому не окиснюються ні іони електроліту, ні вода, а розчиняється метал, з якого виготовлений анод.

Розглянемо електроліз розчину нікель сульфату з нікелевим анодом:

 

NiSO₄ Ni²⁺ + SO₄²ˉ;

 

(–) катод: Ni²⁺, H₂O; Ni²⁺ + 2 ē = Ni⁰;

(+) анод: SO₄²ˉ, H₂O; Ni⁰ – 2 ē = Ni²⁺.

 

Кількість речовин, виділених на електродах, визначають згідно із законом Фарадея, за такою формулою:

 

,

 

де – молярна маса еквівалента речовини, що виділилася на електроді, г/моль; І – сила струму, А; t – час, с; число Фарадея F = 96500 Кл/моль.

Мета роботи: дослідити процеси електролізу розчинів електролітів.

Постановка завдання

Оволодіти методикою електролізу розчинів солей і складанням схем процесів електролізу.

Приладдя та реактиви: приладдля дослідження процесу електролізу (U-подібна трубка з графітовими електродами), джерело постійного струму,

0,5М розчини солей купрум (II) хлориду, калій йодиду та натрій сульфат;

1%-ні розчини фенолфталеїну, крохмалю та лакмусу.

Методика дослідження