Рекомендации к выполнению


Электролиз раствора сульфата меди



страница13/14
Дата22.06.2019
Размер0.74 Mb.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

Электролиз раствора сульфата меди



Теоретические основы. При пропускании электрического тока через растворы или расплавы электролитов на электродах происходят окислительно-восстановительные процессы, называемые электролизом.

В растворах или расплавах электролита, например МХ, происходит процесс электролитической диссоциации:



МХ Ма+ + Ха

Образующиеся ионы под действием сил электростатического притяжения перемещаются к противоположно заряженным электродам, где участвуют в окислительно-восстановительных процессах. В них могут также участвовать ионы водорода (в кислой среде) и молекулы воды.



Процессы, проходящие на катоде (отрицательно заряженном электроде). Этот электрод имеет избыток электронов, на нем происходят процессы восстановления:

а). Восстановление катиона металла (или катиона водорода): Ма+ + а е М0



+ + 2е Н2

б). Восстановление молекул воды:



2О + 2е Н2 + 2ОН

Если металл в ряду напряжений стоит после олова (Sn), в кислой среде - после водорода, то возможен только процесс восстановления металла (водорода) (а).

Если металл в ряду напряжений стоит до алюминия (Аl), то возможен только процесс восстановления молекул воды (б).

Если металл в ряду напряжений стоит между алюминием и оловом, то оба процесса идут одновременно.

Если электролизу подвергается раствор смеси солей (и кислот), то первыми на катоде будут восстанавливаться менее активные ионы (стоящие правее в ряду напряжений).

Процессы, проходящие на аноде (положительно заряженном электроде). На этом электроде существует недостаток электронов, поэтому идут процессы окисления, в которых могут участвовать ионы соли, молекулы воды и непосредственно анод.

а). Если анод растворимый (металлический, кроме анодов, изготовленных из золота и платины), то идет процесс окисления (растворения) анода: - m e Am+

б). Если анод нерастворимый (неметаллический, в частности угольный, а также золотой или платиновый), а анион представляет собой остаток бескислородной кислоты (Сl; Br; I; S2), кроме аниона F, то идет процесс окисления аниона, например, 2Сl + 2е Cl2

в). Если анод нерастворимый (неметаллический, в частности угольный, а также золотой или платиновый), а анион имеет сложный состав (SO42; NO3) или F, то идет процесс окисления молекул воды (в щелочной среде - гидроксильных групп ОН): 2О - 4е О2 + 4Н+



4ОН - 4е О2 + 2Н2О

Пример. Электролиз раствора нитрата калия на медном аноде.

Диссоциация раствора нитрата калия: KNO3K++NO3



Катод: K+; H2O.

Процесс, происходящий на катоде: 2О+2еН2+2ОН



Анод: NO3, H2O, анод медный - растворимый.

Процесс, происходящий на аноде: - 2e Cu2+

В общем виде, уравнивая число электронов, участвующих в процессах окисления и восстановления, процесс электролиза нитрата калия на медном аноде можно записать в следующем виде:

+2Н2О H2 +Cu(OH)2

Количественно электролиз описывается законами Фарадея: 1. Масса выделяющегося на электроде вещества пропорциональна количеству электричества, протекающего через раствор: m = kIt = kQ, где k- коэффициент пропорциональности, I- сила тока, протекающего через раствор, t- время электролиза (сек), Q - количество электричества (Q=It).

2. Для выделения на электроде 1 эквивалента любого вещества необходимо затратить одно и то же количество электричества, равное числу Фарадея: F = 96500 Клмоль1. Обобщая оба закона Фарадея, можно записать: m =

Реально выделяющееся при электролизе количество вещества меньше, чем рассчитанное теоретически по вышеприведенной формуле. Выход по току: h =


Цель работы. Изучить электролиз раствора сульфата меди на медном аноде, рассчитать выход по току.
Порядок работы.
1. Зачистите наждачной бумагой медный электрод и измерьте его массу с точностью до 0,01 г.

2. Присоедините медные электроды к источнику постоянного тока (электрод с известной массой - к катоду), опустите электроды в стакан с раствором сульфата меди.

3. Включите секундомер одновременно с источником тока. Установите и поддерживайте силу тока 2,5 А в течение всего времени электролиза (время электролиза указывает преподаватель).

4. По окончании электролиза отключите источник тока, отсоедините катод, промойте его в ацетоне и высушите в токе теплого воздуха, держа в 30-40 см над газовой горелкой.

5. Охладите катод до комнатной температуры и определите его массу после электролиза.

6. Рассчитайте теоретический выход меди и выход по току.


Форма лабораторного отчета.
1. Название лабораторной работы.

2. Краткое описание, цель работы.

3. Электрохимические процессы, происходящие при электролизе раствора сульфата меди на медном аноде.

4. Экспериментальные данные:

а) сила тока I = ......

б) время электролиза t = ....

в) масса катода до электролиза m1 = ....

г) масса катода после электролиза m2 = ....

5. Расчеты:

а) практический (экспериментальный) выход меди mпракт.= ....

б) теоретический выход меди (рассчитывается по формуле закона Фарадея) mтеор. = ....

в) выход по току h = ....



Типовые задачи.


  1. Написать уравнения реакций, протекающих при электролизе расплавов следующих электролитов с инертным анодом: а) CuCl2; б) K2S; в) NaOH; г) AlF3.

  2. Написать уравнения реакций, протекающих при электролизе растворов следующих электролитов: а) CuSO4, анод инертный; б) NiCl2, анод Au; в) Na2SO4, анод C; г) AgNO3, анод Cu; д) KCl, анод Al.

  3. В каком порядке будет проходить восстановление ионов на катоде при электролизе водного раствора, содержащего смесь нитратов серебра, никеля и натрия ?

  4. Какое количество электричества потребуется для выделения из раствора: а) 2 г водорода; б) 2,25 л кислорода (н.у.) ?

  5. Какой объем кислорода (условия нормальные) выделится при пропускании тока силой 6 А в течение 30 мин. через водный раствор гидроксида калия ?

  6. Сколько времени потребуется для полного разложения 2 моль воды током силой 2 А ?

  7. При электролизе водного раствора NaOH на аноде выделилось 2,8 л кислорода (н.у.). Какой объем водорода, измеренный в тех же условиях, выделится на катоде ?

  8. За 10 мин. Из раствора хлорида платины ток силой 5 А выделил 1,517 г металла. Вычислить молярную массу эквивалента платины и установить состав соли.

  9. При прохождении через раствор соли трехвалентного металла тока силой 1,5 А в течение 30 мин. на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислить молярную массу металла.

  10. При электролизе раствора нитрата серебра током силой 7,0 А в течение 8,5 мин. масса катода увеличилась на 2,59 г. Найти выход по току.

  11. При электролизе раствора сульфата меди током силой 87,0 А в течение 68,5 мин. масса катода увеличилась на 0,72 г. Найти выход по току.


Лабораторная работа 15





Каталог: web-local -> uem -> autor -> ob him
ob him -> Качественный анализ
autor -> Основы патогенеза сахарный диабет
ob him -> Лабораторные работы по общей и неорганической химии
ob him -> Рекомендации к выполнению
autor -> История и методология зоотехнической науки
autor -> Практикум по птицеводству: Учебн пособие. М.: Изд-во рудн, 2002
autor -> Тесты для самоконтроля, вопросы и список микропрепаратов для сдачи экзамена
autor -> Учебно-методическое пособие по патологической физиологии Для студентов медицинского факультета специальностей «Лечебное дело», «Стоматология»,


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница