ОПЫТ 1. Электролиз раствора нитрата калия
Лабораторная установка для электролиза представлена на рисунке 4.4:
Рисунок 4.4 Лабораторная установка для электролиза
В электролизер (U-образный сосуд) (1) налить ¾ объема раствора нитрата калия и добавить в оба колена сосуда несколько капель раствора лакмуса, опустить в раствор графитовые (инертные) электроды (2) и с помощью проводов присоединить их к выпрямителю тока (3) (см. рисунок 4.4). Пропускать ток в течение 3-5 минут. Наблюдать изменение окраски раствора в катодном и анодном пространстве.
Написать уравнения реакций, происходящих на катоде и аноде. Какие побочные продукты электролиза образуются? Электролиз солей каких металлов подобен электролизу раствора KNO3?
ОПЫТ 2. Электролиз раствора иодида калия
В электролизер налить раствор иодида калия, прибавить в оба колена сосуда по 3-4 капли фенолфталеина и опустить графитовые электроды. Пропустить ток. Наблюдать выделение пузырьков газа и окрашивание раствора у катода. К раствору в анодной части прибавить несколько капель раствора крахмала. Отметить наблюдения. Составить схему электролиза раствора KI.
ОПЫТ 3. Электролиз хлорида (сульфата) цинка
В электролизер налить раствор соли, погрузить угольные электроды и пропустить ток. Отметить выделение соответствующего газа на аноде и образование светло-серого осадка на катоде. Составить схему электролиза раствора соли цинка.
|
|
ОПЫТ 4. Электролиз раствора сульфата меди
В электролизер с раствором сульфата меди (CuSO4) опустить графитовые электроды и проводить электролиз в течение нескольких минут. Что наблюдается? Какие вещества выделяются на катоде и аноде? Составить уравнения реакций, протекающих на электродах.
Катод, покрытый медью, оставить для следующего опыта.
ОПЫТ 5. Электролиз с растворимым анодом
а) В электролизер налить раствор серной кислоты, в качестве катода взять графитовый электрод, в качестве анода – графитовый электрод, покрытый медью из предыдущего опыта и проводить электролиз в течение 3-5 минут. Отметить выделение газов на катоде и аноде. Что происходит с медью на аноде?
б) В электролизер с раствором серной кислоты опустить графитовый катод и медный анод. Провести электролиз и отметить выделение соответствующих продуктов на катоде и аноде. Составить схему электролиза раствора серной кислоты с растворимым анодом.
КЕЙС-ЗАДАНИЯ
1. Наиболее технологичным и эффективным способом выделения металлов из растворов является электролиз. Определите время, необходимое для выделения всей меди электролизом при силе тока 19,8 А и выходе по току 100 %, если годовой объем очищаемой воды равен 1000 м3, а содержание в нем ионов Cu2+ составляет 28 мг/дм3.
|
|
2. Гальваностегия (электроосаждение) – это нанесение на поверхность металлического изделия другого металла. Таким методом можно покрыть деталь слоем золота или серебра, хрома или никеля. Электрохимическое хромирование проводят из раствора смеси хромовой (H2CrO4) и серной (H2SO4) кислот с использованием нерастворимого анода. Рассчитайте время, необходимое для получения хромового покрытия, толщиной 20 мкм на стальной ленте при плотности тока 1 кА/м2 и выходе хрома по току, равном 0,3. Рассчитайте объемы других веществ (при нормальных условиях), выделившихся на электродах с поверхностью, равной 1 м2.
3. Анодное оксидирование (анодирование) широко применяется для обработки металлов и прежде всего алюминия.
При анодировании алюминиевого изделия с поверхностью, равной 1 м2, использовали разбавленный раствор H2SO4 и нерастворимые PbO2 – катоды. Сколько граммов алюминия окислилось, если при нормальных условиях на катоде выделилось 33,6 л газа? Какова толщина слоя анодированного алюминия Al2O3, если плотность Al2O3 составляет 3,85 г/см3 принимая, что растворение беспористого осадка Al2O3 не происходит.
|
|
4. В химической промышленности электролизом получают многие вещества. В небольшом количестве эти вещества можно получить и в лабораторных условиях.
При электролитическом получении железного порошка на катоде лабораторной ванны при силе тока 1,6 А выделилось за 40 мин процесса 110 см3 водорода, насыщенного парами воды (сбор газа над водой, Т=293 К, p=986 гПа). Абсолютная влажность воздуха, насыщенного парами воды, при 293 К равна 23,3 гПа. Рассчитайте выход по току выделившегося порошка железа, считая, что на катоде протекают только 2 процесса: выделение железа и выделение водорода.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем отличается электролиз водных растворов электролитов от электролиза их расплавов? Какие ионы и молекулы, находящиеся в водных растворах солей, могут восстанавливаться на катоде и окисляться на аноде? Рассмотреть на примере раствора соли бромида никеля.
2. Разобрать процессы, протекающие у инертных электродов при электролизе раствора KOH.
3. Что называют анодным растворением металла, и при каких условиях возможен этот процесс? Рассмотреть на примере сульфата кадмия с кадмиевым анодом.
4. В какой последовательности будут выделяться металлы при электролизе раствора, содержащего в одинаковой концентрации нитраты никеля, серебра, меди?
5. Электролиз раствора хлорида железа (III) проводили при силе тока 5 А в течение 35 мин. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2146; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!