ЭЛЕКТРОЛИЗ

Лабораторная работа №2

Цель работы. Рассчитать и определить возможные процессы, протекающие на электродах. Обнаружить и подтвердить продукты электролиза на опыте.

Приборы и реактивы: источник постоянного тока (выпрямитель), электролизер (U-образная трубка на штативе), графитовые электроды, водные растворы солей определенной концентрации.

Опыт 1. Электролиз растворов солей с нерастворимыми электродами

А. Электролиз раствора иодида калия

Напишите уравнения катодного и анодного процессов, протекающих в естественно аэрированной среде раствора соли иодида калия (рН ≈ 7) при электролизе на графитовых электродах. Налейте в стеклянную U-образную трубку на 3/4 ее объема раствора иодида калия и добавьте в каждое колено трубки по 5–6 капель фенолфталеина. Опустите в оба колена электролизера графитовые электроды и подключите их к источнику постоянного тока. Какой из электродов работает в качестве катода, а какой – в качестве анода? Появление, каких ионов обусловило окрашивание раствора фенолфталеина в красный цвет? Что происходит с иодид-ионами?

Напишите суммарное уравнение процесса электролиза раствора соли иодида калия.

Б. Электролиз раствора сульфата натрия

Напишите уравнения катодного и анодного процессов, протекающих в естественно аэрированной среде раствора соли сульфата натрия (рН ≈ 7) при электролизе на графитовых электродах. Налейте в стеклянную U-образную трубку на 3/4 ее объема раствора сульфата натрия и добавьте в каждое колено трубки по 5–6 капель лакмуса. Опустите в оба колена электролизера графитовые электроды и подключите их к источнику постоянного тока. Какой из электродов работает в качестве катода, а какой – в качестве анода? Появление, каких ионов обусловило окрашивание раствора лакмуса в розовый цвет? Появление, каких ионов обусловило окрашивание раствора в синий цвет?

Напишите суммарное уравнение процесса электролиза раствора соли сульфата натрия.

В. Электролиз раствора ацетата свинца

Напишите уравнения катодного и анодного процессов, протекающих в естественно аэрированной среде раствора соли ацетата свинца (рН ≈ 7) при электролизе на графитовых электродах. Налейте в стеклянную U-образную трубку на 3/4 ее объема раствора ацетата свинца и добавьте в каждое колено трубки по 5–6 капель лакмуса. Опустите в оба колена электролизера графитовые электроды и подключите их к источнику постоянного тока. Какой из электродов работает в качестве катода, а какой – в качестве анода? Появление, каких ионов обусловило окрашивание раствора лакмуса в розовый цвет?

Напишите суммарное уравнение процесса электролиза раствора соли ацетата свинца.

Г. Электролиз раствора сульфата меди

Напишите уравнения катодного и анодного процессов, протекающих в естественно аэрированной среде раствора соли сульфата меди (рН ≈ 7) при электролизе на графитовых электродах. Налейте в стеклянную U-образную трубку на 3/4 ее объема раствора сульфата меди и добавьте в каждое колено трубки по 5–6 капель лакмуса. Опустите в оба колена электролизера графитовые электроды и подключите их к источнику постоянного тока. Какой из электродов работает в качестве катода, а какой – в качестве анода? Появление, каких ионов обусловило окрашивание раствора лакмуса в розовый цвет?

Напишите суммарное уравнение процесса электролиза раствора соли сульфата меди.

Не отключая электролизер от источника тока, перевести выключатель на источнике тока в положение «ВЫКЛ», поменять электроды местами и снова пропустить электрический ток (переведя выключатель в положение «ВКЛ»). Что наблюдаете?

Напишите уравнения анодного и катодного процессов для этого случая, а также суммарное уравнение процесса электролиза.

Д. Электролиз раствора хлорида олова

Напишите уравнения катодного и анодного процессов, протекающих в естественно аэрированной среде раствора соли хлорида олова (рН ≈ 7) при электролизе на графитовых анодах и медном катоде. Налейте в стакан приготовленный раствор хлорида олова и опустите в него электроды (два графитовых электрода – аноды и один медный электрод в центре между анодами – катод). Подключите их к источнику постоянного тока. Что вы наблюдаете? Какие процессы протекают на анодах и катоде?

Напишите суммарное уравнение процесса электролиза раствора соли хлорида олова.

Опыт 2. Электролиз раствора соли с растворимым анодом.

Электролитическое никелирование меди

Цель работы. Рассчитать и определить возможные процессы, протекающие на электродах. Обнаружить и подтвердить продукты электролиза на опыте. Получить никелевое покрытие на меди, определить толщину полученного покрытия и рассчитать катодный выход никеля по току.

Приборы и реактивы: источник постоянного тока (выпрямитель), электролизер (стеклянный стакан), электроды: анод никелевый, катод медный. Водный раствор соли сульфата никеля с технологическими добавками KCl, H₃BO₃ (рН ≈ 7).

Порядок выполнения работы.

1. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, протекающих в аэрированном растворе соли сульфата никеля (рН ≈ 7) на никелевом аноде и медном катоде.

2. Получите у преподавателя исходные данные для опыта (величину силы тока и промежуток времени проведения электролиза).

3. Закрепите никелевую пластину (анод) в верхней крышке электролизера.

4. Взвесьте тщательно очищенный и обезжиренный медный электрод (катод) и запишите в таблицу 5 величину полученной массы катода m₁.

5. Вставьте в крышку-держатель взвешенный медный электрод и поместите крышку с электродами в электролизер, содержащий приготовленный для электролиза раствор соли NiSO₄ определенной концентрации.

6. Подключите к положительному полюсу источника тока никелевую пластину, а к отрицательному – медную. Проверьте правильность собранной схемы.

7. Включите в сеть установку, переведите выключатель в положение «ВКЛ», поворотом ручки амперметра установите величину силы тока (3 А) и, используя секундомер, либо имеющиеся часы, начинайте отсчет промежутка времени, установленного преподавателем для проведения опыта (2–5 мин).

8. По окончании времени опыта с помощью выключателя отключите электролизер от сети переменного тока.

9. Извлеките из электролизера электроды. Осторожно отсоедините медный электрод с никелевым покрытием от крышки-держателя, промойте под краном с водой, просушите фильтровальной бумагой, не допуская царапин на поверхности покрытия. Наконец, взвесьте медный катод с покрытием и запишите в таблицу 5 полученную массу m₂.

10. Определите массу выделившегося на катоде никеля по формуле:

Δm_оп = m₂ – m₁,

где Δm_оп – опытная масса покрытия, г; m₁ – масса медного катода до опыта, г; m₂ – масса медного катода после опыта, г.

11. Рассчитайте на основании законов Фарадея теоретическое значение массы выделившегося никеля, полученную величину впишите в табл. 5.

12. Определите величину выхода по току. Объясните, почему выход по току (μ) меньше 100%.

13. С помощью линейки (с точностью до 0,1 см²) замерьте площадь S полученного двустороннего никелевого покрытия на катоде (без учета толщины электрода) и ее величину запишите в таблицу 5.

14. Рассчитайте толщину полученного никелевого покрытия по формуле:

d = Δm/(S·ρ),

где S – площадь катода, см²; ρ – плотность никеля, 8,9 г/см³.

Таблица 5

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 449; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!