justify"> Досвід 3. Електроліз розчину сульфату міді
Налити в U-подібну трубку розчин сульфату міді. Користуючись вугільними електродами, пропускати струм протягом 4-5 хв. Яка речовина виділяється на катоді? Чи виділяється газ на аноді?
Вимоги до результатів досвіду
. Скласти схему електролізу водного розчину CuSO4. Написати рівняння електродних і сумарною реакцій. Вказати продукти електролізу.
. Назвати речовина, яка утворюється у анода (в анодному просторі) і вказати рН середовища.
Досвід 4. Електроліз з розчинною анодом
Приєднати електрод з отложившейся в попередньому досвіді міддю до позитивного полюса джерела струму, а інший електрод - до негативного полюса, пропускати електричний струм. Спостерігати розчинення міді з анода і виділення її на катоді.
Вимога до результатів досвіду
Скласти схему електролізу розчину сульфату міді з мідним анодом. Написати рівняння електродних реакцій.
Приклади розв'язання задач
Приклад 13.1. Скільки грамів нікелю виділиться на катоді при пропущенні через розчин сірчанокислого нікелю NiSO4 струму силою 5 А протягом 10 хв? Привести схеми електродних процесів, що протікають при електролізі з інертним анодом. Визначити продукти електролізу.
Рішення. У водному розчині сульфат нікелю (II) дисоціює:
NiSO4=Ni2 + + SO42-. Електродний потенціал нікелю (- 0,250 В) вище значення потенціалу відновлення іонів водню з води (- 0,41 В). Тому на катоді відбуватиметься розряд іонів Ni2 + і виділення металевого нікелю. При електролізі сірчанокислих солей на інертному аноді відбувається електрохімічне окислення води з виділенням кисню.
Катод (?) ¬ Ni2 +, Н2О Анод (+) ¬ SO42-, Н2О
Ni 2+ + 2? =Ni 2Н2О - 4? =4 Н + + О2;
у анода 4Н + + 2SO42-=2Н2SO4.
Продукти електролізу - Ni і О2.
Маса речовини, яка виділяється на електроді при електролізі, визначається за законами Фарадея, математичний вираз яких має вигляд
, (1)
де m - маса речовини, яка виділяється на електроді, г; Мек - молярна маса еквівалентів цієї речовини, г/моль; Q - кількість електрики, що пройшов через електроліт, Кл; F - постійна Фарадея, рівна 96500 Кл/(моль? Екв).
Q=I? t, де I - сила струму, А; t - час, електролізу, с. Підставляючи в формулу (1) замість Q його значення, по?? учаем
(2).
Молярна маса еквівалентів нікелю (молярна маса атомів нікелю - 58,71 г/моль) дорівнює 58,71/2=29,36 г/моль. Підставляючи це значення, а також силу струму і час електролізу (у секундах) в формулу (2), одержуємо шукану масу нікелю: m=(29,36? 5? 600)/96500=0,91 г.
Приклад 13.2. Скільки часу потрібно пропускати через розчин кислоти струм силою 10 А, щоб отримати 5,6 л водню при нормальних умовах?
Рішення. Продукт електролізу являє собою газоподібна речовина, тому для вирішення скористаємося рівнянням
.
Так як 1 моль еквівалентів водню займає при нормальних умовах обсяг 11,2 л, то шукана кількість часу проходження струму
4 825 c=1ч 20хв 25 с.
Приклад 13.3. Під час проведення електролізу водного розчину хлориду двовалентного металу витрачено 3 561 Кл електрики. В результаті процесу на катоді виділилося 2,19 г цього металу. Визначити метал, водний розчин хлориду якого піддали електролізу. Привести схему електродних процесів. Визначити продукти електролізу.
Рішення. Знаходимо молярну масу еквівалентів металу: Мек=59,347 г/моль. Множачи цю величину на 2 (валентність металу) отримуємо 118,69 г/моль, що відповідає молярніймасі атомів олова. Отже, електролізу піддали розчин SnCl2. У водному розчині хлорид олова (II) дисоціює: SnС12=Sn2 + + 2С1-. Електродний потенціал олова (II) (- 0,136 В) істотно вище значення потенціалу відновлення іонів водню з води (- 0,41 В). Тому на катоді відбуватиметься розряд іонів Sn2 + і виділення металевого олова. На аноді будуть окислюватися аніони хлору.
Катод (?) ¬ Sn2 +, Н2О Анод (+) ¬ Сl-, Н2О
Sn 2+ + 2? =Sn 2Сl?- 2? =С12.
Продукти електролізу - Sn і С12.
Приклад 13.4. При електролізі розчину CuSO4 на вугільному аноді виділилося 350 мл кисню при нормальних умовах. Скільки грамів міді виділилося на катоді? Привести рівняння електродних процесів, визначити продукти електролізу.
Рішення. У водному розчині сульфат міді (II) дисоціює за схемою: CuSO4=Cu2 + + SO42 ?. Електродний потенціал міді (+0,337 В) значно більше потенц...
