ОПЫТ 4. Электролиз раствора сульфата меди

В электролизер с раствором сульфата меди (CuSO₄) опустить графитовые электроды и проводить электролиз в течение нескольких минут. Что наблюдается? Какие вещества выделяются на катоде и аноде? Составить уравнения реакций, протекающих на электродах.

Катод, покрытый медью, оставить для следующего опыта.

ОПЫТ 5. Электролиз с растворимым анодом

а) В электролизер налить раствор серной кислоты, в качестве катода взять графитовый электрод, в качестве анода – графитовый электрод, покрытый медью из предыдущего опыта и проводить электролиз в течение 3-5 минут. Отметить выделение газов на катоде и аноде. Что происходит с медью на аноде?

б) В электролизер с раствором серной кислоты опустить графитовый катод и медный анод. Провести электролиз и отметить выделение соответствующих продуктов на катоде и аноде. Составить схему электролиза раствора серной кислоты с растворимым анодом.

КЕЙС-ЗАДАНИЯ

1. Наиболее технологичным и эффективным способом выделения металлов из растворов является электролиз. Определите время, необходимое для выделения всей меди электролизом при силе тока 19,8 А и выходе по току 100 %, если годовой объем очищаемой воды равен 1000 м³, а содержание в нем ионов Cu²⁺ составляет 28 мг/дм³.

2. Гальваностегия (электроосаждение) – это нанесение на поверхность металлического изделия другого металла. Таким методом можно покрыть деталь слоем золота или серебра, хрома или никеля. Электрохимическое хромирование проводят из раствора смеси хромовой (H₂CrO₄) и серной (H₂SO₄) кислот с использованием нерастворимого анода. Рассчитайте время, необходимое для получения хромового покрытия, толщиной 20 мкм на стальной ленте при плотности тока 1 кА/м² и выходе хрома по току, равном 0,3. Рассчитайте объемы других веществ (при нормальных условиях), выделившихся на электродах с поверхностью, равной 1 м².

3. Анодное оксидирование (анодирование) широко применяется для обработки металлов и прежде всего алюминия.

При анодировании алюминиевого изделия с поверхностью, равной 1 м², использовали разбавленный раствор H₂SO₄ и нерастворимые PbO₂ – катоды. Сколько граммов алюминия окислилось, если при нормальных условиях на катоде выделилось 33,6 л газа? Какова толщина слоя анодированного алюминия Al₂O₃, если плотность Al₂O₃ составляет 3,85 г/см³ принимая, что растворение беспористого осадка Al₂O₃ не происходит.

4. В химической промышленности электролизом получают многие вещества. В небольшом количестве эти вещества можно получить и в лабораторных условиях.

При электролитическом получении железного порошка на катоде лабораторной ванны при силе тока 1,6 А выделилось за 40 мин процесса 110 см³ водорода, насыщенного парами воды (сбор газа над водой, Т=293 К, p=986 гПа). Абсолютная влажность воздуха, насыщенного парами воды, при 293 К равна 23,3 гПа. Рассчитайте выход по току выделившегося порошка железа, считая, что на катоде протекают только 2 процесса: выделение железа и выделение водорода.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Чем отличается электролиз водных растворов электролитов от электролиза их расплавов? Какие ионы и молекулы, находящиеся в водных растворах солей, могут восстанавливаться на катоде и окисляться на аноде? Рассмотреть на примере раствора соли бромида никеля.

2. Разобрать процессы, протекающие у инертных электродов при электролизе раствора KOH.

3. Что называют анодным растворением металла, и при каких условиях возможен этот процесс? Рассмотреть на примере сульфата кадмия с кадмиевым анодом.

4. В какой последовательности будут выделяться металлы при электролизе раствора, содержащего в одинаковой концентрации нитраты никеля, серебра, меди?

5. Электролиз раствора хлорида железа (III) проводили при силе тока 5 А в течение 35 мин. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде.

Дата добавления: 2015-12-01