Химия \ Химия

Химия: Методические указания к лабораторным работам, страница 22

Если систему, состоящую из двух электродов и раствора или расплава электролита, включить в цепь постоянного тока, то у электродов начинают протекать реакции окисления-восстановления: у анода восстановитель отдает электроны (в сеть) и окисляется; у катода окислитель присоединяет электроны (из сети) и восстанавливается.

Процесс окисления-восстановления, который осуществляется под действием постоянного электрического тока, называется электролизом. Химические реакции, протекающие при электролизе, зависят от растворенного электролита, растворителя и материала электродов. Химические превращения за счет внеш­ней электрической энергии, осуществляются в электролизерах.

Различают электролиз с инертными и активными анодами. Инертным называется анод, материал которого не претерпевает окисления в ходе электролиза (платина, иридий, графит, уголь, а в определенных условиях и железо, никель, золото, свинец, алюминий и др.), а активным называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза.

Какие электрохимические процессы будут протекать у электродов, прежде всего зависит от соотношения электродных потенциалов соответствующих электрохимических систем (приложения 7 и 8).

На катоде восстанавливаются электрохимические системы, имеющие наибольшее значение электродного потенциала, а на аноде окисляются электрохимические системы с наименьшим электродным потенциалом.

2. Экспериментальная часть

Опыт № 1. Качественное определение

электрохимической активности металлов

Установите опытным путем относительную активность пяти металлов: меди, железа, олова, свинца и цинка. Для этого в пять пробирок налейте по 1-2 мл раствора следующих солей: сульфата цинка, сульфата железа (II), хлорида олова (II), ацетата свинца, сульфата меди. Во все растворы (за исключением раствора соли цинка) опустите на 2-3 минуты по 1 грануле металлического цинка. Что происходит на поверхности цинка во всех пробирках? Напишите в ионном виде уравнения реакций взаимодействия цинка с растворами взятых солей. Какова роль цинка в этих реакциях? Какова его восстановительная активность по сравнению с железом, оловом, свинцом и медью?

Проведите аналогичные опыты со всеми остальными металлами. Наблюдайте каждый раз, в каких пробирках происходит вытеснение металла из его соли. Напишите уравнения протекающих реакций с указанием направления перехода электронов.

На основании сделанных наблюдений заполните таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Погружаемый

в раствор металл

Ионы металлов в растворе

Zn+2

Fe+2

Sn+2

Pb+2

Cu+2

Zn

Fe

Sn

Pb

Сu

Знаком "+" под соответствующими ионами металлов обозначайте вытеснение металлов из раствора соли при действии того или другого чистого металла и знаком "-" тот случай, когда вытеснения не происходит. Какой из исследованных металлов самый активный? Какой металл наименее активный? Расположите все эти металлы в ряд по убыванию их восстановительной активности. Выпишите под каждым металлом значение его стандартного электродного потенциала (см. приложение 8). Принимая электродный потенциал водорода равным нулю, поместите водород в полученный ряд активности. Какие из исследованных металлов могут вытеснять водород из разбавленных кислот?

Опыт № 2. Изготовление гальванического элемента

и ознакомление с его работой

В один микростакан (рис. 6.1) налейте почти доверху 1 М раствор суль­фата меди и опустите в него медный электрод, в другой налейте 1 М раствор сульфата цинка и опустите в него цинковый электрод. Оба полуэлемента поставьте на подставку и соедините электролитные растворы мостиком (П - образной трубкой), заполненным на­сыщенным раствором хлорида калия. Отклонение стрелки вольтметра, с ко­торым соединены взятые электроды, указывает на возникновение электриче­ского тока, обусловленное различной величиной электродных потенциалов Zn/Zn2+ и Сu/Сu2+.

Скачать файл