Теоретические сведения. - Лабораторная Работа, раздел Химия, По курсу "Химия" для студентов нехимических специальностей Электролиз — Это Окислительно-Восстановительный Процесс,...
Электролиз — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролитов.
Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу — анод, после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом электролита.
На поверхности электрода, подключенного к отрицательному полюсу источника постоянного тока (катоде), ионы, молекулы или атомы присоединяют электроны, т. е. протекает реакция электрохимического восстановления. На положительном электроде (аноде) происходит отдача электронов, т. е. реакция окисления. Таким образом, сущность электролиза состоит в том, что на катоде происходит процесс восстановления, а на аноде — процесс окисления.
В результате электролиза на электродах (катоде и аноде) выделяются соответствующие продукты восстановления и окисления, которые в зависимости от условий могут вступать в реакции с растворителем, материалом электрода и т. п., — так называемые вторичные процессы.
Металлические аноды могут быть:
а) нерастворимыми или инертными (Pt, Au, Ir, графит или уголь и др.), при электролизе они служат лишь передатчиками электронов;
б) растворимыми (активными); при электролизе они окисляются.
Рассмотрим, как будет протекать восстановительный процесс на катоде в водных растворах. Руководствуясь таблицей стандартных электродных потенциалов металлов, можно указать следующие случаи:
1. На катоде легче всего разряжаются катионы того металла, которому отвечает наиболее положительный потенциал. Так, например, из смеси катионов Cu2+, Ag+ и Zn2+ при достаточном напряжении на клеммах электролизера вначале восстанавливаются ионы серебра (φ0=+0,79 В), затем меди (φ0=+0,337 В) и, наконец, цинка (φ0=–0,76 В).
Men+ + nē = Meo
2. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, большим, чем у водорода, расположены в ряду напряжений после него: Cu2+, Hg22+, Ag+, Pt2+, ..., до Pt4+. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла:
Men+ + nē = Meo
3. Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (металлы начала ряда напряжений Li+, Na+, K+, Rb+, ... до Al3+ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2H2O + 2ē = H2 + 2OH-
4. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем у водорода, но большим, чем у алюминия (Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, ..., до H). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними величинами электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды:
Men+ + nē = Meo
2H2O + 2ē = H2 + 2OH-
Процессы, протекающие на аноде, зависят как от электролита, так и от материала (вещества), из которого сделан анод. Нерастворимые аноды не претерпевают окисления в ходе электролиза. В определенных условиях роль нерастворимых анодов могут выполнять Fe, Ni, Pb, Sn и др. Растворимые аноды в процессе электролиза могут окисляться (разрушаться) и переходить в раствор в виде ионов. Они изготовляются из меди, серебра, цинка, кадмия, никеля и других металлов. Растворимые аноды используют при нанесении металлических покрытий на изделие (катод).
На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды.
1. На аноде легче всего окисляются те ионы, у которых стандартный электродный потенциал меньше.
2. При электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме HF и фторидов) у анода будут окисляться (разряжаться) анионы. Так, например, при электролизе растворов кислот и их солей (HI, HBr, HCl, H2S или гидроксидов) на аноде будет окисляться соответствующий ион передавать свои электроны во внешнюю цепь электролизера:
Тверь Типография ТГТУ Oacute... Лабораторная работа...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Теоретические сведения.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Тверь. Типография ТГТУ
Ó Тверской государственный
технический университет, 2002
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы являются
Общие правила работы в лаборатории
Выполнение лабораторных работ связано с использованием разнообразного оборудования, химических реактивов, химической посуды, которые при неумелом обращении способны нанести травмы и отравления.
Реактивы и правила обращения с реактивами
1. По степени чистоты реактивы делятся на технические (техн.), чистые (ч.), чистые для анализа (ч.д.а.), химически чистые (х.ч.).
2. Необходимые для работы реактивы выставл
Меры предосторожности при работе в лаборатории
1. К проведению опыта следует приступать после внимательного ознакомления с его содержанием и уяснения техники его выполнения.
2. Опыты с ядовитыми и неприятно пахнущими в
Оказание первой помощи
1. При попадании на кожу концентрированных кислотследует тотчас же смыть ее большим количеством воды из крана, а затем обработать пораженный участок 2% -м раствором
Опыт №1. Приготовление раствора заданной концентрации.
Задание: из сухой соли и дистиллированной воды приготовить, согласно варианту (см.табл.) раствор заданной концентрации. Рассчитать массу сухой соли и объем воды, необходимые для приготовлени
Опыт №2.
Задание: Из раствора, полученного в опыте №1 и дистиллированной воды приготовить раствор заданной концентрации (см.таблицу), используя правило «креста». Рассчитать объем раствора и объем вод
Теоретические сведения
Химический процесс, фазовые превращения сопровождаются энергетическими изменениями. Законы взаимного превращения различных видов энергии, а также состояние химического равновесия и
Теоретические сведения.
Понятие «химическое равновесие» применимо только к обратимым реакциям. Химическим равновесием называют такое состояние реагирующей системы, при котором скорость прямой реакции
КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ
(Глинка Н.Л., 2000, глава 10, Коровин Н.В., 2000, §6.3, §8.7)
Цель работы:знакомство с методами получения коллоидных растворов и их свойствами.
Теоретические сведения.
Электролитами называют вещества, диссоциирующие в растворах или расплавах на ионы. Растворы и расплавы электролитов проводят электрический ток. Распад молекул на ионы называют электролитической дис
Все электролиты делят на сильные и слабые.
Сильные электролиты
Это вещества, которые при растворении в воде практически полностью распадаются на ионы. Как правило, к сильным электролитам относятся вещества с
PO43- + HOH → HPO42- + OH- pH>7 – среда щелочная
Если основание и кислота, образующие соль, являются не только слабыми электролитами, но и малорастворимы или неустойчивы и разлагаются с образованием летучих продуктов, то в этом случае гидролиз со
Опыт №3. Гидролиз солей.
Цель работы: опытным путем изучить реакцию гидролиза солей и смещение равновесия гидролиза.
а) Реакция cреды в растворах различных со
Порядок выполнения работы
1. Заполнить бюретку раствором Трилона Б с концентрацией 0.025 моль-экв/л.
2. Взять пипеткой пробу воды 50 мл и поместить в коническую колбу. Добавить в воду 1 мл аммиачного буферного раст
Лабораторная работа №10
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ (ОВР)
(Глинка Н.Л.,2000, 9.1-9.3, Коровин Н.В., 2000, §9.1 )
Цель работы: опытным путем и
Теоретические сведения.
Степень окисления - это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что молекула состоит из ионов и в целом электронейтральна.
Наиболее электроотр
Теоретические сведения
Под электрохимическими процессами понимаются процессы, сопровождающиеся превращением химической энергии в электрическую и электрической энергии в химическую.
Электрохимические процессы отн
Лабораторная работа №12
КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
(Глинка Н.Л., 2000, 38.5, Коровин Н.В., 2000, глава 10.)
Цель работы: опытным пу
Опыт 1.Качественная реакция на ион Fe2+.
При коррозии металлического железа его атомы теряют электроны и превращаются в ионы двухвалентного железа Fe2+. Присутствие в системе с корродирующим железом ионов Fe2+ опреде
Опыт 3. Зависимость скорости коррозии железа от рН среды.
Выполнение работы В пять пробирок налейте на ½ их объема следующих растворов: в первую - хлорида натрия (рН 7); во вторую - хлорида натрия и две капли 2н раствора NaOH (pH 12);
Законы электролиза.
Количественные соотношения при электролизе между выделившимся веществом и прошедшим через электролит электричеством выражаются двумя законами Фарадея.
I закон Фарадея.
Опыт №2. Электролиз раствора KI с графитовым анодом.
В электролизер наливают раствор KI, в оба колена добавляют по 2-3 капли фенолфталеина и опускают графитовые электроды, которые подсоединяют к выпрямителю. Опишите свои наблюдения. Как окрашен раств
Опыт №3. Электролиз раствора Na2SO4 с графитовым анодом.
В U- образный сосуд наливают раствор Na2SO4 и добавляют по 2-3 капли раствора лакмуса в оба колена электролизера. Затем опускают электроды и подсоединяют к выпрямителю. Опишит
СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР
(Глинка Н.Л.,2000, 38.4, Коровин Н.В., 2000, §9.8)
Цель работы:изучение работы свинцового аккумулятора.
Теоретические сведения.
Устройства, в которых электрическая энергия превращается в химическую, а химическая – снова в электрическую, называют аккумуляторами.
Готовый к употреблению свинцовый аккумулятор состоит
Pb, PbO2, PbSO4 │H2SO4 │ PbSO4, PbO2, Pb
Для зарядки (или заряда) аккумулятор подключают к внешнему источнику тока (плюсом к плюсу и минусом к минусу).
Зарядка:
Рb + РbO2 + 2Н2SO4= 2PbSO4 + 2Н2O
Электроны, отдаваемые атомами металлического свинца при окислении, принимаются атомами свинца РbО2 при восстановлении; электроны передаются от одного электрода к другому по внешней цепи
Опыт 3. Качественная реакция на ион Al3+.
Взять полоску фильтровальной бумаги, нанести 2 капли исследуемого раствора, подержать 2-3 минуты над открытой склянкой с концентрированным раствором аммиака (NH3·H2O). Эта реа
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов