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
2O+ 2e Н2+2OH   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 - neMen+ анод раствор
Нерастворимый Окисление анионов кроме фторидов Ас m-- me Ас0 В щелочной среде: 4ОН--4еО2+2Н2О В кислой и нейтральной: 2Н2О-4еО2 + 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 2eCu

K(): Cu + 2eCu (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

= *100 = 90,9

 

M = =32 г/моль.

 

Схема процесса электролиза.

       
   
 


Анод
катод
V
А

 

J(A) (c) Масса катода (Cu) mт (теор.) m- mo (факт.) u)%
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