Лабораторное оборудование

Для проведения лабораторной работы необходимо следующее оборудование:

 

 

Рис. 3.1. Установка для электролиза: 1 – U- образная трубка; 2 – электроды; 3 – подставка; 4 – выпрямитель.

 

 

Опыт №1

- лабораторная склянка с раствором с надписью:

CuSO₄

-электролизер,

- графитовые электроды 2 шт.

- 2 металлических провода с клеммами на концах,

- источник постоянного тока

 

Опыт №2

- лабораторная склянка с раствором с надписью:

KJ

-электролизер,

- графитовые электроды 2 шт.

- 2 металлических провода с клеммами на концах,

- источник постоянного тока

- склянка с надписью фенолфталеин

 

Опыт №3

- лабораторная склянка с раствором с надписью:

1 –Na₂SO₄(прозрачный раствор)

-электролизер,

- графитовые электроды 2 шт.

- 2 металлических провода с клеммами на концах,

- источник постоянного тока

- баночка с индикаторными полосками

 

Справа находится кнопка вызова меню (рис. 3.2). В меню можно увидеть кнопки управления («Начать заново», «Выход»), кнопки переключения между опытами, окно с подсказками и кнопку для вызова окна настроек (рис. 3.4), в котором можно включить полноэкранный режим, настроить качество графики. Для выхода из полноэкранного режима нажать клавишу ESC.

 

 

Рис. 3.2. Кнопка вызова меню

 

 

Рис. 3.3. Боковое меню

 

 

Рис. 3.4. Окно настроек

 

 

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

 

Опыт № 1. Электролиз водного раствора сульфата меди

Последовательность действий

1. Возьмите склянку с раствором CuSO₄ (раствор голубого цвета) и налейте в электролизер на 2/3 его высоты раствором сульфата меди (нажатие ЛКМ на склянку с раствором).

2. Возьмите графитовые электроды и опустите их в электролизер с раствором сульфата меди (нажатие ЛКМ на электроды)

3. Подключите электроды к источнику постоянного питания (нажатие ЛКМ на вилку) и нажмите кнопку «Сеть» (нажатие ЛКМ на кнопку)

4. Какие изменения наблюдаются на графитовом электроде, соединенном с (-) полюсом источника тока (катод)? Какой металл выделяется на катоде?

5. На графитовом электроде, соединенном с (+) полюсом источника тока (анод), наблюдается выделение пузырьков газа. Какой газ выделяется на аноде?

6. Составьте отчет по проделанной работе. При оформлении отчета обратите внимание на следующие моменты:

- опишите экспериментальные наблюдения;

- объясните происходящие в ходе электролиза изменения на электродах и в растворе;

- составьте схему электролиза, написав уравнения процессов, идущих на графитовых электродах, и суммарное ионно-молекулярное и молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при электролизе водного раствора сульфата меди,

- сформулируйте вывод о процессах, протекающих на катоде и инертном аноде при электролизе водного раствора сульфата меди.

 

Опыт № 2. Электролиз водного раствора иодида калия

Последовательность действий

1. Для переключения на второй опыт нажмите кнопку «Опыт 2» в боковом меню.

2. Возьмите склянку с раствором иодида калия и налейте раствор в электролизер на 2/3 его высоты (нажатие ЛКМ на склянку с раствором).

3. Возьмите склянку с индикатором фенолфталеин и налейте в электролизер по 2 капли в каждое колено (нажатие ЛКМ на склянку с надписью «фенолфталеин»).

4. Возьмите графитовые электроды и опустите их в электролизер с раствором йодида калия (нажатие ЛКМ на электроды)

5. Подключите электроды к источнику постоянного питания (нажатие ЛКМ на вилку) и нажимите кнопку «Сеть» (нажатие ЛКМ на кнопку)

6. На графитовом электроде, соединенном с полюсом (-) источника тока (катод) наблюдается выделение пузырьков газа (какой газ выделяется?). Почему на катоде не выделяется металлический калий? Раствор в катодном пространстве окрашивается в малиновый цвет (признак щелочной среды).

7. На графитовом электроде, соединенном с полюсом (+) источника тока (анод) наблюдается окрашивание раствора в коричневый цвет. Чем это объясняется?

8. Составьте отчет по проделанной работе. При оформлении отчета обратите внимание на следующие моменты:

- опишите экспериментальные наблюдения;

- объясните происходящие в ходе электролиза изменения на электродах и в растворе;

- составьте схему электролиза, написав уравнения процессов, идущих на графитовых электродах, и суммарное ионно-молекулярное и молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при электролизе водного раствора иодида калия,

- сформулируйте вывод о процессах, протекающих на катоде и инертном аноде при электролизе водного раствора иодида калия.

 

Опыт №3 Электролиз водного раствора сульфата натрия

Последовательность действий

1. Для переключения на третий опыт нажмите кнопку «Опыт 3» в боковом меню.

2. Возьмите склянку с раствором Na₂SO₄ и налейте раствор в электролизер на 2/3 его высоты (нажатие ЛКМ на склянку с раствором).

3. Возьмите графитовые электроды и опустите их в электролизер с раствором сульфата натрия (нажатие ЛКМ на электроды)

4. Подключите электроды к источнику постоянного питания (нажатие ЛКМ на вилку) и нажмите кнопку «Сеть» (нажатие ЛКМ на кнопку)

5. Достаньте индикаторные полоски из баночки и поместить их в электролизер рядом с каждым электродом (нажатие ЛКМ на баночку с индикаторными полосками).

6. Отметьте изменение окраски индикаторных полосок в обоих коленах электролизера (катодное пространство – синий цвет, анодное пространство – красный цвет). Какие ионы окрасили лакмус в катодном пространстве в синий цвет? В анодном пространстве – в красный цвет?

7. Составьте отчет по проделанной работе. При оформлении отчета обратите внимание на следующие моменты:

- опишите экспериментальные наблюдения;

- объясните происходящие в ходе электролиза изменения на электродах и в растворе;

- составьте схему электролиза, написав уравнения процессов, идущих на графитовых электродах, и суммарное ионно-молекулярное и молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при электролизе водного раствора сульфата натрия,

- сформулируйте вывод о процессах, протекающих на катоде и инертном аноде при электролизе водного раствора сульфата натрия.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Какие процессы называются электрохимическими.

2. Механизм возникновения электродного потенциала на границе металл-электролит.

3. Влияние различных факторов на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал.

4. Измерение электродного потенциала.

5. Ряд стандартных электродных потенциалов.

6. Какой процесс называют электролизом?

7. Чем обусловлено направление движения ионов электролита в процессе электролиза? Какую роль играет внешний источник тока?

8. Какие электроды называют катодом и анодом?

9. Охарактеризуйте процессы, которые протекают на катоде и на аноде при электролизе?

10.В какой последовательности должны разряжаться на катоде ионы Ag⁺, Fe²⁺, Cu²⁺, Bi³⁺, Sn²⁺? Чем это определяется?

11.При каком значении рН потенциал водородного электрода принимается за нуль и чему он равен при рН=7? В каком из этих случаев скорость выделения водород на катоде выше?

12.Какими катодными процессами характеризуется электролиз водных растворов солей металлов, стоящих в начале ряда стандартных электродных потенциалов и в средней его части? Чем это определяется?

13.На чем основан метод очистки металлов электролизом – рафинирование?

14.Напишите уравнения реакций катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе с графитовыми электродами водных растворов следующих веществ: а) хлорида никеля (II); б) нитрата кальция; в) гидроксида натрия; г) сульфата железа (II); д) серной кислоты; е) нитрата серебра (I).

15.Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе раствора: а) сульфата никеля (II) с никелевыми электродами; б) нитрата серебра (I). с серебряными электродами; в) хлорида меди (II) с медными электродами; г) сульфата цинка с цинковыми электродами; д) сульфата железа (II) с железными электродами; е) сульфата меди (II) с медными электродами.

 

ОТЧЕТ