Электролиз водных растворов электролитов

 

Цель работы – исследование электрофизических процессов,

протекающих при электролизе водных растворов

солей.

Опыт 1. Электролиз водного раствора иодида калия

Выполнение опыта

Электролизер заполните раствором иодида калия. Опустите в раствор графитовые электроды и подключите их к источнику постоянного тока.

Наблюдайте за процессами, происходящими на электродах. Отключите электроды от источника тока и выньте их из раствора. В ту часть электролизера, где наблюдалось выделение газа, внесите 2 – 3 капли индикатора фенолфталеина. В другую часть электролизера внесите 2 – 3 капли крахмала. Что наблюдаете? В чем причина изменения окраски фенолфталеина и крахмала?

 

Запись результатов опыта

1) Определите состав электролита. Для этого запишите уравнение электролитической диссоциации иодида калия.

2) Составьте условную схему электролиза, на которой покажите распределение ионов в пространстве и ориентацию полярных молекул воды у поверхности электродов. Следует помнить, что при электролизе катод – отрицательно заряженный электрод, и к нему притягиваются катионы. Анод – положительно заряженный электрод, и к нему притягиваются анионы.

3) На основании сравнения значений стандартных электродных потенциалов определите частицы (ион или молекула воды), участвующие в катодном процессе. При этом следует помнить, что на катоде восстанавливается частица (ион или молекула воды), обладающая большей окислительной активностью, т.е. имеющая большее значение стандартного электродного потенциала. Напишите электронное уравнение катодного процесса.

4) Определите, какая частица (ион или молекула), будет участвовать в анодном процессе. При этом следует помнить, что на аноде окисляется частица (ион или молекула воды), обладающая большей восстановительной активностью, т.е. имеющая меньшее значение стандартного электродного потенциала. Напишите электронное уравнение анодного процесса.

5) Составьте суммарное ионное, а затем – суммарное молекулярное уравнения процесса электролиза.

В выводе укажите, участвуют ли молекулы воды в процессе электролиза водного раствора иодида калия. Назовите вещества, образующиеся при электролизе. Укажите первичные и вторичные продукты электролиза.

 

Опыт 2. Электролиз водного раствора хлорида меди (II)

Выполнение опыта

Налейте в электролизер раствор хлорида меди (II), опустите в него графитовые электроды и подключите их к источнику постоянного тока. Наблюдайте за процессами, происходящими на электродах. По изменениям, происходящим на одном из электродов, определите (по внешнему виду), какое вещество на нем образуется. Докажите образование газообразного хлора на поверхности другого электрода. Для этого отключите электроды от источника тока, выньте их из раствора и над раствором хлорида меди подержите смоченную водой йодкрахмальную бумажку. Что при этом наблюдаете?

Проведите аналогичный эксперимент с активным анодом, который уже создан (красный налет металлической меди на поверхности электрода). Чтобы этот электрод заработал как анод, опустите электроды в электролизер в том же порядке, но при подключении их к источнику постоянного тока поменяйте полюса. Какие процессы происходят на электродах? Что происходит с медным анодом?

 

Запись результатов опыта

Рассмотрите электрохимические процессы, протекающие при электролизе водного раствора хлорида меди (II) с инертным и активным анодами в соответствии с алгоритмом, описанным в опыте 1. Назовите вещества, образующиеся при электролизе.

В выводе сформулируйте основные отличия процессов, протекающих при электролизе водного раствора хлорида меди (II) с использованием анодов различной природы.

 

Вопросы для самоконтроля знаний

1. Что такое электролиз?

2. Какие электроды называют катодом и анодом? Какую роль играет внешний источник тока при электролизе?

3. Чем обусловлено направление движения ионов электролита при электролизе?

4. В чем отличие электролиза водных растворов электролитов от электролиза их расплавов?

5. Каковы отличия электролиза водных растворов солей с использованием активного и инертного анодов?

6. В чем сущность электролитического рафинирования металлов?

7. Что является критерием, определяющим природу частиц, разряжающихся на различных электродах?

8. Какой процесс протекает на катоде? Какова последовательность разрядки ионов и молекул воды на катоде?

9. Какой процесс протекает на аноде? Какова последовательность разрядки ионов и молекул воды на аноде?

10. Сформулируйте законы Фарадея. Приведите математическое выражение.

11. Дайте понятие электрохимического эквивалента вещества.

12. Что такое выход по току?

13. Какой ион будет разряжаться на аноде в первую очередь при электролизе водного раствора, содержащего в одинаковых концентрациях ионы Cl^-, I^-, NO₃^-?

14. Определите, в какой последовательности будут выделяться металлы на катоде при электролизе водного раствора, содержащего в своем составе ионы Zn²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺?

15. Какие ионы будут разряжаться на катоде при электролизе водного раствора AgNO₃?

16. Какие ионы будут разряжаться на аноде при электролизе водного раствора BaCl₂?

 

Работа №1 2