Home » ЗАНЯТТЯ №12 (6 год

ЗАНЯТТЯ №12 (6 год

15 Червня, 2024

ЗАНЯТТЯ №12 (6 год.)

Тема 19. Електроліз у розплавах та розчинах електролітів. Основи електрохімії.

МЕТА: Розглянути електродні процеси, будову та характеристики елемента Якобі- Даніеля і вивчити електроліз розчинів і розплавів.

Професійна орієнтація студентів

Вивчення електродних процесів лежить в основі потенціометрії. Електрохімічні закономірності лежать в основі переносу речовин через біологічні мембрани.

Методика виконання практичної роботи.

Тема 19. Електроліз у розплавах та розчинах електролітів. Основи електрохімії.

Прилади і реактиви: штатив з пробірками, алюмінієва фольга, залізні дротинки, цинкова пластинка, олов’яна фольга, HCl (p), H₂SO₄(2 н), K₃[FeCN)₆] (2н).

Робота 1. Вивчення процесу корозії алюмінію.

Візьміть дві алюмінієві пластинки, одну з них опустіть у пробірку з хлоридною кислотою, а іншу – у розчин мідного купоросу. Напишіть рівняння реакції процесів. У даному випадку проходить електрохімічна корозія, бо поряд з хімічним процесом (віддача електронів) проходить і електричний процес (перенос електронів від одної частини до іншої).

Робота 2. Вивчення процесу корозії заліза.

Візьміть дві залізні дротинки добре очищені наждаком. Однією дротинкою добре обмотайте цинкову пластинку а іншою – олов’яну фольгу. Опустіть пластинки у дві пробірки наполовину заповнені дистильованою водою. Туди ж додайте дві краплі 2 н розчину сульфатної кислоти та 2-3 краплі водного розчину калію гексаціано ІІІ ферату. Через деякий час у одній з пробірок спостерігається синє забарвлення осаду Fe[Fe(CN)₆], що утворився внаслідок реакції взаємодії йонів Fe²⁺ та K₃[Fe(CN)₆]. Поясніть звідки у розчині з’явились йони Fe²⁺.

Експериментальне вивчення окисно-відновних реакцій.

Прилади і реактиви: хімічний стакан на 50 мл (2 шт), електролітний місток, підставка, гальванометр, 1М розчин сульфату Купруму, 1М розчин сульфату Цинку.

Робота 3. Створення гальванічного елементу

У один із мікростаканчиків 1 (рис.1.) заповнити доверху 1М розчином сульфату Цинку, а інший – 1М розчином сульфату Купруму. Обидва стаканчики поставити у заглиблення підставки 2. Сполучити стаканчики електролітним містком 3, заповненим насиченим розчином калію хлориду у суміші з агар-агаром. Опустити у розчин сульфату Цинку вузьку цинкову пластинку, а у розчин сульфату Купруму – мідну. Сполучити пластинки проводом з гальванометром 4. Спостерігайте відхилення стрілки гальванометра, що зумовлене виникненням електричного струму внаслідок різниці потенціалів електродів Zn²⁺/Zn+ i Cu²⁺/Cu⁺.

або

Р Рис. 1. Гальванічний елемент

Зобразіть подвійний електричний шар на межі поділу метал-розчин його солі на цинковому та мідному електроді. Як вони відрізняються якісно? Написати рівняння хімічних реакцій, що протікають на електродах гальванічного елемента, сумарне рівняння хімічної реакції. Випишіть з таблиці числові значення стандартних електродних потенціалів мідно-цинкового елементу та обрахуйте його е.р.с.

Програма самопідготовки

Тема 19. Електроліз у розплавах та розчинах електролітів. Основи електрохімії

Подвійний електричний шар. Електродні потенціали.
Водневий електрод.
Мідно-цинковий гальванічний елемент.
Рівняння Нерста.
Визначення напряму окисно- відновного процесу.
Електроліз розчинів і розплавів солей.
Закони Фарадея.

8. Корозія металів.

Основні поняття

Електроліз

Катод

Анод

Інертний електрод

Розчинний анод

Сила струму

Хімічний еквівалент

Електрохімічний еквівалент

Число Фарадея

Вихід струм

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

1. Серед перерахованих електродів виберіть електрод, який не застосовують при електролізі в якості катода:

А. Графітовий

В. Платиновий

С. Хлорсрібний

D. Мідний

E. Ртутний

2. Виберіть одну з правильних назв гальванічного елемента:

А. Фарадея

В. Ареніуса

С. Даніеля -Якобі

D. Нернста

E. Авогадро

3. Кількісні розрахунки в електролізі визначаються законом:

А. Авогадро

В. Фарадея

С. Гесса

D. Нернста

E. Менделєєва

4. Електроліз це:

A. Процес переходу речовини з одного агрегатного стану в інший під дією електричного поля

B. Процес пропускання електричного струму через розчин

C. Процес розплавляння розчину

D. Процес проходження окисно-відновної реакції під дією постійного електричного струму на електродах гальванічної ванни

E. процес розчинення речовини

Відповіді на тести:

Тест 1. Відповідь С, оскільки хлорсрібний електрод є електродом порівняння.

Тест 2. Відповідь С.

Тест 3. Відповідь В.

Тест 4. Відповідь D.

Домашнє завдання: 1, 4, 7.

1. Визначіть електродний потенціал міді, опущеної у розчин її солі з концентрацією 0,0001 моль/л.

2. Визначіть електродний потенціал заліза, опущеного у розчин Ферум (ІІ) сульфата (0,1 М), степінь дисоціації солі 60 %.

3. Розрахуйте потенціал водневого електрода у 0,006 н розчині НСl, якщо коефіцієнт активності γ_H₊= 0,944, степінь дисоціації 100 %, парціальний тиск pH₂ = 1 (101 КПа).

4. Скласти схему катодного та анодного процесів на інертних електродах та рівняння реакції електролізу розплавів: а) натрій йодиду; б) барій гідроксиду.

5. Скласти схему і молекулярне рівняння електролізу водних розчинів: а) купрум (ІІ) нітрату; б) калій сульфату.

6. Електродний потенціал цинку в розчині його сульфату рівний – 0,98 В. Знайдіть активність іонів цинку.

7. Зобразіть процеси електролізу розчинів наступних солей: Na₂SO₄, NaCN, CuCl₂, Cu(NO₃)₂, K₂S.

8. Визначіть масу Цинку, що виділилась на катоді при електролізі розчину Цинк сульфату протягом 1 год. при струмі 26,8 А, якщо вихід цинку по струму рівний 50 %.

9. Скільки грамів КОН утворилось на катоді при електролізі розчину К₂SO₄, якщо на аноді виділилось 11,2 л кисню,при н. у.?

10. Які реакції протікають на електродах при електролізі розчину Цинк сульфату : а) з графітовим анодом; б) з цинковим анодом?

Як зміниться кількість цинку в розчині у обох випадках, якщо через розчин пропускати струм силою 26,8 А протягом 2 годин.Вихід за струмом на катоді 50 %, на аноді 100 %.

11. У розчин солі Плюмбуму опустили цинкову пластинку масою 2,1 г. Через деякий час її маса стала 2,88 г. Визначити масу свинцю, що виділився з розчину.

12. Алюмінієву пластинку опустили в розчин солі Кадмію, що містив 10,4 г кадмій сульфату. В результаті повного витіснення Кадмію з розчину маса пластинки збільшилась на 5,2%. Вирахувати масу алюмінієвої пластинки.

13. При проходженні крізь розчин сульфідної кислоти 36007 Кл електрики на аноді окиснилось 5,98 г сульфід-йонів. Визначіть електрохімічний та хімічний еквівалент Сульфуру.

14. Струм силою 8,1 А впродовж 20 хв пропускали крізь розплав хлориду невідомого металу. Внаслідок електролізу виділилось 3,29 г металу. Визначити склад солі, яка підлягала електролізу.

15. Провели електроліз з інертними електродами водного розчину купрум (ІІ) сульфату об’ємом 800 мл з густиною 1,03 г/см³ і масовою часткою солі 10% до зменшення маси розчину до 5 г. Визначити масову частку солей в утвореному розчині, склад і масу продуктів, виділених на електродах.

16. Електролізом з розчину АgNO₃ виділили срібло масою 2,16г. Час пропускання струму – 10 хвилин. Визначити силу струму, записати процеси, що відбуваються на електродах.

17. Скільки часу треба, щоб з розчину NаСl силою струму 2 А виділити хлор об’ємом 11,2 л (н. у.) ?

18. Зобразіть схематично гальванічний елемент. Запишіть напівреакції анодного і катодного процесів, обчисліть ЕРС, якщо він складений:

а) зі срібного; залізного електродів, занурених в 1 М розчини їхніх нітратів;

б) з платинового електрода, зануреного в 1 М розчин Рt(NO₃)₂ та стадартного водневого електрода.

Студент повинен знати:

1. Подвійний електричний шар. Електродні потенціали. Водневий електрод.

2. Мідно-цинковий гальванічний елемент.

3. Рівняння Нернста. Визначення напряму окисно-відновного процесу.

4. Електроліз розчинів і розплавів солей. Закони Фарадея. Корозія металів.

Студент повинен вміти:

1. Проводити експерименти по визначенню продуктів електролізу.

Джерела інформації

а) Основні:

Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. – Вінниця: Нова книга, 2003. – 464 с.
Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Підруч. Для студ. вищ. навч. закл. –ВТФ «Перун», 2004. – 480 с.

3. Рейтер Л.Г. Степаненко О.М., Басов В.П. Теоретичні розділи загальної хімії: Навчальний посібник. – К.: Каравела, 2003. – 344 с.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая шк., 2003. – 743 с.

Загальна та неорганічна хімія: У 2-х ч./О.М.Степаненко, Л.Г.Рейтер, В.М.Ледовских, С.В.Іванов. – К.: Пед. Преса, 2002.– Ч. І.– 520 с.
Каличак Я.М., Кінжибало В.В., Котур Б.Я. та ін. Хімія. Задачі, вправи, тести: Навчальний посібник. – Львів: Світ, 2001. – 176 с.
Державна Фармакопея України / Державне підприємство «Науковий-експертний фармакопейний центр». – 1-е вид. – Харків: РІРЕГ, 2001.– 556 с.
www.tdmu.edu.te.ua/education.php.