«Жалпы химия» пәні бойынша зертханалық ЖҰмыстарғА Әдістемелік нұСҚаулар
жүктеу/скачать 497,69 Kb.
|
МУ ЗЖ 2022
- Бұл бет үшін навигация:
- Катодтағы процестер
- Анодтағы процестер
| 13 зертханалық жұмыс.
Тақырып «Тұздар электролизі» Жұмыстын мақсаты. Электролиттердің сулы ерітіндегі электролиз заңдылықтарын зерттеу; еритін және ерімейтін анодтармен электролиз жүргізу Теориялық кіріспе. Электролиз деп сыртқы электр тогының әсерінен электродтарда жүретін тотығу-тотықсыздану процесін атайды. Электролиз кезінде сыртқы ток көзінің электр энергиясы химиялық энергияға айналады. Электр тоғының тотықтыру және тотықсыздандыру қабілеті химиялық тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышпен салыстырғанда әлдеқайда күшті болады. Электролизді жүргізу үшін балқыған электролитке немесе электролит ерітіндісіне электродтарды батырып, оларды тұрақты ток көзімен жалғастырады. Электролиз процесі гальваникалық элементтің жұмыс істеу принципіне қарама-қарсы болғандықтан электролиз кезінде теріс электрод катодтың, ал оң электрод анодтың қызметін атқарады. Катодта – тотықсыздану процесі, анодта – тотығу процесі жүреді. Электролиттердің балқымалар мен сулы ерітінділерінің электролиз процесінде бірнеше айырмашылық бар. Мысал ретінде калий хлоридінің балқымасының электролизін қарастырайық: Тұздар балқымаларының электролизі Балқыма арқылы электр тоғы өткенде K+ катионы катодқа, ал хлорид анионы Cl- анодқа қарай қозғалады. Процестің нәтижесінде катодта калий, ал анодта хлор бөлініп шығады. Электрондық теңдеулер нәтижесінде процестің жалпы теңдеуі жазылады: KCl,→ K+ + Cl- катодта: K+ +ē → K0 2 -тотықсыздану анодта: 2Сl- -ē → Cl2 1 -тотығу 2KCl→2K0 + Cl20↑ Балқымалар электролизі оңай жүреді, өйткені катионның және анионның бір ғана түрі болады. Тұздардың сулы ерітінділерінің электролизі Бұл процесс балқымалар электролизімен салыстырғанда күрделірек өтеді, өйткені процеске су молекулалары қатысады. Мысалы: калий хлоридінің сулы ерітіндісінің электролизін қарастырайық. Ерітінді арқылы электр тоғы өткенде K+ катионы катодқа, ал Cl- анодқа қарай қозғалады. Бірақ катодта калий ионың орнына су молекулалары тотықсызданады. Анодта хлор ионы тотығады. Осы процестер нәтижесінде жалпы теңдеу жазылады: KCl → K+ + Cl- H2O ↔ H+ + OH- (-) катодта: 2H2O + 2ē → H02↑ +2OH- 2 1 – тотықсыздану (+) анодта: 2 Cl- + 2ē → Cl02↑ 2 1 – тотығу 2KCl + 2H2O → H2↑ + Cl20 + 2KOH Электродтарда қандай процесс жүретінін білу үшін, мына ережелерді қолданамыз: Катодтағы процестер:Электролиз кезінде катодта жүретін катиондардың тотықсыздану ретін қарастырғанда сутегі катиондарының тотықсыздану потенциалын еске алу керек, ол қышқыл ортада Е02Н+/ Н2 = 0,00 В болса, бейтарап ортада Е02Н+/ Н2 = -0,41 В тең. Металдардың стандарттық электродтық кернеу қатарын қарастырғанда, үш жағдай болуы мүмкін (қосымша В ): Стандарттық электродтық потенциалдары төмен металдардың катиондары тотықсызданбайды, ал олардың орнына су молекулалары тотықсызданады, яғни Li –ден Al-ді қоса алғанда –осы металдардың тұздары электролизге ұшыраса, онда катодта су молекулалары тотықсызданып, сутегі газын бөліп шығарады: катодта: 2Н2О +2ē → Н2 + 2ОН- 2) Сутегіге қарағанда төмен, бірақ Al-ге қарағанда стандарттық электродтық потенциалдары жоғары болатын металл катиондары су молекулаларымен бірге катодта тотықсызданады. Яғни Ti-нан Ni- ді қоса алғанда – осы металдардың тұздары электролизге ұшыраса, катодта бір мезгілде екі процесс жүруі мүмкін: металл катиондарының және су молекуларының тотықсыздануы. Катодта: Men+ + nē → Me0 2H2O +2ē → H2 + 2OH- 3) Сутегіге қарағанда стандарттық электродтық потенциалдары жоғары болатын металдар катиондары катодта толық тотықсызданады. Яғни Sn — Au –осы металдардың тұздары электролизге ұшыраса, онда металл катиондары өздері тотықсызданады: Катодта: Men+ + nē → Me0 Анодтағы процестер:Анодта жүретін реакцияларының өзгешілігі –су молекуласының қатысуына және анод жасалған затқа тәуелді болады. 1) Егер оттексіз қышқылдардың тұздары (хлоридтер, иодидтер, бромидтер) электролизге ұшыраса, онда анодта осы қышқылдардың аниондары оңай тотығады: Мысалы: Анодта: 2Br - -2ē→ Br2 Анодта: 2I- -2ē → I2 2) Егер оттекті қышқылдардың тұздары электролизге ұшыраса, онда анодта бұл қышқылдардың аниондары емес, су молекулалары тотығып, (О2) оттегі газын бөліп шығарады:. Анодта: H2O - 4ē→O20 + 4H+ Анод әртүрлі заттардан жасалуы мүмкін. Сондықтан, анодтар еритін (анодтың материалы электролизге ұшырайды) және ерімейтін (анод материалы электролизге ұшырамайды) деп екі түрлі болады. Ерімейтін анодтар көмір, графит немесе иридий, платинадан жасалған болады (C, Pt, Ir). Ал еритін анодтар мыстан, күмістен, темірден, никельден және басқа металдардан жасалады. Ерігіш анод электролиз кезінде өзі тотығуға ұшырайды, яғни анод ериді. Оның электрондары сыртқы тізбекке жідеріледі: Me Men+ + n ē Сан жағынан электролиз процесі Фарадейдің заңдарымен сипатталады. Көбінесе, электролизге байланысты есептеулерді шығару үшін Фарадейдің екі заңын біріктіретін теңдеу қолданылады: m = (Э t)/ F (46) мұндағы Э -заттың эквивалетік массасы, I- ток күші, t – уақыт, с; F- Фарадей тұрақтысы, F = 96500 кулон. жүктеу/скачать 497,69 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|