Основы химии

Методическое пособие - Химия

Другие методички по предмету Химия

µление пузырьков газа на электродах и изменение окраски раствора. Записать уравнения катодного и анодного процессов.

Опыт 4. Газометрический метод определения выхода продуктов электролиза по току

Эксперимент проводится с помощью прибора для демонстрации электролиза воды типа ОХ-2 (рис. 4). Основным элементом прибора является U-образный сосуд (2), служащий электролизером. К сосуду припаяны два эвдиометра (3) с кранами для сбора выделяющихся при электролизе газов: водорода и кислорода. Электролизер имеет два боковых патрубка (6), в которых установлены резиновые пробки (7) с электродами (5) из нержавеющей стали. Электроды выполнены в виде гофрированных цилиндров. На стойке прибора закреплена колба (4) с краном. Колба служит для заливки электролизера раствором. Электролизер устанавливается на подставке (1) с пружинным зажимом и снабжается в нижней части краном для слива жидкости.

Перед началом выполнения работы надеть защитные очки!

Подключить прибор к источнику постоянного тока последовательно через ЛАТР и амперметр постоянного тока с пределом измерения до 2 А. Колбу (4) заполнить до половины емкости электролитом № 4. Одновременно открыть оба крана колбы и при открытых кранах эвдиометров перепустить раствор в электролизер, при этом эвдиометры заполняются по высоте до кранов. Закрыть краны эвдиометров, оставив открытым кран колбы. Реостатом установить заданную преподавателем силу тока и провести электролиз. Через указанное преподавателем время установку отключить. Записать наблюдения и электродные реакции.

 

Рис. 4. Прибор для демонстрации электролиза воды

Измерить объемы выделившихся газов, температуру и давление. Результаты записать в таблицу 4. Опыт повторить при тех же условиях.

После отключения прибора промыть дистиллированной водой колбу, эвдиометры и электролизер.

Объем выделившихся газов при нормальных условиях вычислить по формуле:

 

 

где Р - давление газа, определяемое по формуле Р = Рб - Рн2о; Т - температура в лаборатории; Р, Т - давление и температура нормальных условий.

 

Таблица 4 Барометрическое давление Рб, мм.рт.ст.

№ ОпытаСила тока J, АВремя электро-лиза t, сОбъем газа в лабораторных условияхФактический объем газа при н.у., см3Теоретический объем газа при н.у., см3Выход по току h, %Vн2Vо2V(н2)V(о2)V(н2)V(о2)Н2О2

Давление насыщенного водяного пара при данной температуре (см.: Химия. Лабораторный практикум. Ч.1. Череповец: ЧГУ, 1998. С. 20, табл. 1) Рн2о, мм рт.ст.

Теоретические объемы газов при н.у. по закону Фарадея рассчитать по уравнению (2), а коэффициент выхода по току для водорода и кислорода вычислить по формуле (1). Данные занести в таблицу 4, заполнить метрологическую карту.

Опыт 5. Электрохимическое цинкование, определение электрохимического эквивалента и выхода цинка по току

Железный электрод зачистить наждачной бумагой, промыть дистиллированной водой, хлороформом, быстро высушить и взвесить на аналитических весах с точностью до четвертого знака после запятой. Собрать установку для электролиза. Сосуд для электролиза заполнить на 3/4 объема электролитом № 5. Электроды укрепить на медных контактах (анодом служит цинковая пластина, а катодом - взвешенная железная) и опустить в электролит. Получить у преподавателя величины силы тока и времени электролиза. Установить при помощи ЛАТРа силу тока и включить секундомер. Через заданное время установку отключить, катод извлечь из электролита, промыть дистиллированной водой и хлороформом, высушить и взвесить. Полученные данные записать в таблицу 5. Опыт повторить при тех же значениях J и t.

 

Таблица 5 Экспериментальные и расчетные данные

№ ОпытаСила тока J, АВремя электролиза t, сМасса катода, гМасса цинкового покрытия, гЭлектрохи-мический эквивалентП, %Выход по току h, %до опыта mначпосле опыта mконmопытmтеор

Опытную величину массы цинкового покрытия вычисляют по формуле:

 

mопыт = mкон - mнач, г

 

Теоретическую массу цинкового покрытия вычисляют по первому закону Фарадея:

 

 

Электрохимический эквивалент и относительную погрешность вычислить аналогично опыту 1. Коэффициент выхода по току h рассчитать для обоих опытов по уравнению (1) и усреднить.

Сделать основные выводы, записать реакции на электродах и суммарную реакцию, заполнить метрологическую карту.

4. Контрольные вопросы

1. Почему суммарные реакции электролиза протекают в направлении увеличения энергии Гиббса?

  1. Рассмотреть электродные процессы при электролизе расплава КС1 с инертными электродами.
  2. Что такое потенциал разложения вещества? Как рассчитать эту характеристику?
  3. Рассмотреть электродные процессы при электролизе водного раствора K2SO4. Назвать соли, у которых электролиз водных растворов проходит так же.

5.Какие процессы протекают на платиновых электродах при электролизе водных растворов: a) CuSO4; б) H2SO4; в) Pb(NO3)2?

  1. При электролизе водного раствора Na2SO4 pH в одном из при электродных пространств возрос. К какому полюсу источника тока присоединен этот электрод?
  2. В какой последовательности и почему будут восстанавливаться катионы в водном растворе, содержащем Fe2+, Ag+ , Cu2+, Pb2+?
  3. В водном растворе, содержащем ионы Сu2+ И Hg2+, восстанавливается ион меди. Чем это может быть объяснено?
  4. Сколько времени необходимо для осаждения в ходе электролиза всей меди из 200 см3 0.2 М раствора CuSO4 при силе тока 2 А?
  5. Вычислить электрохимический эквивалент