РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
1. Соблюдайте осторожность при работе с ареометром.
2 Не оставляйте на рабочих местах грязную посуду.
Лабораторная работа № 4.
Электролиз растворов
1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить электродные процессы при электролизе растворов.
2. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ:
1. Взвесить массу катода до электролиза.
2.Провести процесс электролиза.
3. Взвесить массу катода после электролиза.
4. Рассчитать выход по току.
5.Ответить на контрольные вопросы.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
Окислительно-восстановительная реакция, протекающая в растворе или расплаве электролита у электродов при пропускании постоянного электрического тока, называется электролизом.
Электролиз осуществляется в электролизерах. Основным конструкционным элементом являются электроды, соединенные с полюсами источника постоянного тока.
Электрод, присоединенный к отрицательному полюсу источника тока, называется катодом, положительный электрод - анодом.
На катоде в процессе электролиза всегда происходит восстановление катионов из объема электролита. На аноде происходит отдача электронов, т.е. реакция окисления.
В растворах и расплавах различных электролитов имеются разноименные по знаку ионы, т.е. катионы и анионы, которые находятся в хаотическом движении. Но если в такой расплав электролита, например, расплав хлорида натрия NaCl, опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то катионы Na+ будут двигаться к катоду, а анионы Сl- к аноду. На катоде электролизера происходит процесс восстановления катионов электронами внешнего источника тока:
|
|
|
Na+ + e= Na°
Катион натрия Металлический натрий
На аноде идет процесс окисления аниона хлора, причем, отрыв избыточных электронов от С1-осуществляется за счет энергии внешнего источника тока:
2С1- - 2е = С12°
Анион хлора Молекулярный хлор
Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:
2NaCl → 2Na+ + 2С1-→ 2Na ° + С12°
Если электролизу подвергается расплав, который содержит несколько различных катионов металлов, то в этом случае последовательность восстановления определяется электродными потенциалами. В первую очередь восстанавливаются катионы металлов, обладающих большим значением электродного потенциала.
Более сложные процессы электролиза протекают в водных растворах электролитов.
С учетом ряда стандартных потенциалов металлов возможны три случая протекания восстановительного процесса на катоде в водных растворах (процессы на катоде не зависят от материала катода):
1. Катионы металлов, стандартный электродный потенциал которых больше, чем -0,413В (от Ni2+ до Pt4+), при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.
|
|
|
Меn+ +n*е→Меo
2. Катионы металлов, с малой величиной стандартного электродного
потенциала (от Li+ до А13+ включительно) не восстанавливаются
на катоде, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2Н2О + 2е → Н2 + 2ОН-
3. Катионы металлов, стандартный ионный потенциал которых
меньше, чем у водорода, но больше, чем у алюминия (от Мn+ до
Н2+), при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.
Для определения порядка протекания окислительно-восстановительных процессов на электродах при электролизе водных растворов можно руководствоваться правилами таблицы 1.
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 |
Характер реакций, протекающих на аноде, зависит от природы аниона и материала анода. Аноды подразделяются на нерастворимые и растворимые.
Нерастворимые аноды изготавливаются из угля, графита, платины, иридия, при электролизе они служат лишь передатчиками электронов. Анионы бескислородных кислот (S2-, I-, Вг-, Сl-) при их достаточной концентрации окисляются довольно долго:
|
|
|
2 Сl--2е→С12
2Вг--2е→Вг2
Если же раствор содержит анионы кислородных кислот (например, SO42-,NO3-, СО22-, РО43-), то на аноде окисляются не эти ионы, а молекулы воды:
2Н2О-4е→О2 + 4Н+
Если растворимые аноды изготавливаются из меди, серебра, цинка, кадмия, никеля, железа (в определенных условиях нерастворимыми становятся и аноды из железа, никеля, свинца), при электролизе они окисляются сами.
Me - ne→ Men+
Рассмотренные правила сведены в таблицу 2:
Таблица 2.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 227; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!