Опыт 5. Электролиз растворов солей с растворимым и нерастворимым анодом

Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Химические реакции на электродах осуществляются за счет электрической энергии.

а) Электролиз раствора сульфата натрия с угольными электродами

В электролизную ячейку (U-образную трубку) налейте 0,5 М раствор Na₂SO₄. В катодное пространство введите 3-4 капли фенолфталеина, а в анодное – метилоранж. Вставьте в оба колена трубки угольные электроды. Электрод, маркированный минусом, погрузите в катодное пространство, а плюсом – в анодное. Включите ток и пропускайте 3-5 минут. Наблюдайте выделение пузырьков газа на электродах и изменение окраски индикаторов. В отчете сделайте рисунок электролизной ячейки. Напишите уравнения электродных процессов, объясните причину изменения окраски индикаторов. Сделайте вывод о том, какое вещество подвергается электролизу.

б) Электролиз раствора хлорида меди(II) с медным анодом

Налейте в U-образную трубку 1 М раствор CuCl₂ и подкислите его 2 каплями 1 М раствора соляной кислоты. Погрузите в раствор электроды, в качестве электродов взять: анод – небольшая медная полоска, катод – небольшая полоска из алюминия. Последнюю необходимо хорошо очистить, сполоснув сначала разбавленной соляной кислотой, затем дистиллированной водой. Включите ток и пропускайте 3-5 минут. Наблюдайте, что происходит с электродами. Напишите уравнения электродных процессов. На каком электроде происходит восстановление? На каком – окисление?

в) Электролиз раствора хлорида меди(II) с угольными электродами

Налейте в U-образную трубку 1 М раствор CuCl₂. Погрузите в оба колена трубки угольные электроды. Включите ток и пропускайте 3-5 минут. Затем выключите ток. По запаху определите, какой газ выделился на аноде. Рассмотрите катод, убедитесь, что на нем выделилась медь. Замкните электроды на вольтметр, измерьте напряжение в образовавшемся в ходе электролиза гальваническом элементе. Напишите уравнения электродных процессов при электролизе, схему образовавшегося гальванического элемента, электродные реакции при его работе, рассчитайте теоретическое значение напряжение образовавшегося гальванического элемента и сравните его с измеренным.

Лабораторная работа № 8

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕМЕТАЛЛОВ

И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы. Ознакомиться с получением, физическими и химическими свойствами неметаллов и их соединений в зависимости от положения в Периодической системе элементов.

Экспериментальная часть

Опыт 1. Неметаллы IVА группы

(подгруппы углерода)

а) Получение аморфного углерода обугливанием сахара. В фарфоровый тигель всыпьте около 2 г измельченного сахара, поставьте на фарфоровый треугольник и нагрейте в пламени горелки. Вначале сахар плавится, обугливается и масса при этом сильно вспенивается вследствие образования летучих продуктов, которые обычно загораются. В остатке получается уголь в виде объемной массы. Полученный уголь прокалите (10 мин), затем охладите и сохраните для опыта б).

б) Восстановление углем оксида меди(II). На часовом стекле смешайте примерно равные массы оксида меди(II) и порошка угля из опыта а). Приготовленную смесь высыпьте в сухую пробирку, которую укрепите горизонтально в штативе. Смесь нагревайте в течение 10 мин. После охлаждения пробирки содержимое ее высыпьте на лист белой бумаги, отметьте цвет образовавшегося вещества. Обратите внимание на образование красного налета на стенках пробирки. Напишите уравнения реакций и объясните наблюдаемые явления.

в) Адсорбционные свойства угля. В две колбы налейте по 30 мл воды, подкрашенной метиловым фиолетовым. Одну колбу оставьте для сравнения. В другую внесите мелкоизмельченный древесный уголь. Закройте эту колбу пробкой и сильно встряхните в течение 2-3 мин. Дайте раствору отстояться, затем отфильтруйте. Сравните изменение окраски раствора с контрольной пробой.

г) Свойства кремниевой кислоты. В пробирку внесите 5-6 капель разбавленного раствора силиката натрия Na₂SiO₃ и прилейте по каплям раствор уксусной кислоты СН₃СООН до появления осадка. Какое вещество выпадает в осадок? Напишите уравнение реакции и сделайте вывод о силе кремниевой кислоты.

д) Гидролиз солей кремниевой кислоты. В пробирку внесите 3-5 капель раствора силиката натрия Na₂SiO₃ и каплю раствора фенолфталеина. Что наблюдается? Напишите уравнения гидролиза в ионной и молекулярной формах. В пробирку с раствором силиката натрия (3-5 капель) добавьте такой же объем раствора хлорида аммония NH₄Cl. Укажите, какое вещество выпадает в осадок. Напишите уравнение гидролиза силиката аммония (NH₄)₂SiO₃ в ионной и молекулярной формах. Объясните, почему гидролиз силиката аммония протекает до конца.

е) Огнестойкость тканей, пропитанных силикатом натрия.

В пробирку с раствором силиката натрия Na₂SiO₃ опустите кусочек ткани. Через несколько минут ткань извлеките из раствора и подсушите на пламени. Затем внесите в пламя. Для сравнения внесите в пламя ткань, не пропитанную силикатом натрия.