Рекомендации по выполнению лабораторных работ 4 Основные понятия и законы химии. 7
11 чел. помогло. вернуться в начало
| скачать ^ 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 М02Н+ + 2е Н2 б). Восстановление молекул воды: 2Н2О + 2е Н2 + 2ОНЕсли 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 Cl2в). 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): 2Н2О - 4е О2 + 4Н+4ОН - 4е О2 + 2Н2ОПример. Электролиз раствора нитрата калия на медном аноде. Диссоциация раствора нитрата калия: KNO3 K++NO3Катод: K+; H2O. Процесс, происходящий на катоде: 2Н2О+2е Н2+2ОНАнод: 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)2Количественно 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 Кл  моль1. 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.
^
|
плохо
24не очень плохо
1средне
3отлично
11 