Описание лабораторной установки и порядок выполнения опыта.
ОПЫТ. Приготовление раствора заданной концентрации из навески твердого вещества и определение плотности раствора.
Работу следует выполнять в следующей последовательности:
1. Получить задание для приготовления раствора соли определенной концентрации (масса раствора m=100 г).
2. Рассчитать необходимое количество твердого вещества и воды.
3. Взвесить с точностью до 0,01 г навеску соли.
4. Отмерить с помощью цилиндра необходимое количество воды.
5. Навеску соли перенести в стакан и, постепенно прибавляя отмеренную воду, перемешивать содержимое до полного растворения.
6. Замерить объем (V) полученного раствора по цилиндру.
7. Рассчитать плотность раствора
ρтеор=m/V [г/см3]
8. Подобрать ареометр и замерить плотность приготовленного раствора. Если при приготовлении раствора соли произошло защитное разогревание или охлаждение раствора, следует выждать пока раствор вновь не обретет комнатную температуру, и только после этого производить измерения плотности.
Ареометр (денсиметр) – стеклянный поплавок, имеющий сверху шкалу, градуированную в единицах плотности. Действие ареометра основано на законе Архимеда. Для измерения плотности ареометр опускают в раствор и по нижнему краю мениска жидкости отчитывают показания.
Рис. 1 Ареометр (денсиметр)
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПЛАНИРОВАНИЮ И ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА.
1. При проведении опыта ареометр подбирать с учетом теоретически рассчитанной плотности.
2. После измерения плотности, ареометр промыть, протереть
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.
1. Порядок проведения опыта.
2. Расчеты.
3. Ответы на контрольные вопросы.
4. Вывод 5.Решить предложенный вариант
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1.Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии . Москва: Интеграл –
пресс, 2001 – 2006,95 -102 с.
2. Коровин Н. В. Общая химия. – М.: Высшая школа, 2004, 204 -212 с.
3.Белозерова Т.И. Химия. Конспект лекций. в двух частях для. инженерно- технических ( нехимических) специальностей.- Северодвинск: Севмашвтуз., 2009г.,часть1.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.
1. Соблюдайте осторожность при работе с ареометром.
2 Не оставляйте на рабочих местах грязную посуду.
Лабораторная работа № 4.
Электролиз растворов
1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ:Изучить электродные процессы при электролизе растворов.
2. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ:
1. Взвесить массу катода до электролиза.
2.Провести процесс электролиза.
3. Взвесить массу катода после электролиза.
4. Рассчитать выход по току.
5.Ответить на контрольные вопросы.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
Окислительно-восстановительная реакция, протекающая в растворе или расплаве электролита у электродов при пропускании постоянного электрического тока, называется электролизом.
Электролиз осуществляется в электролизерах. Основным конструкционным элементом являются электроды, соединенные с полюсами источника постоянного тока.
Электрод, присоединенный к отрицательному полюсу источника тока, называется катодом, положительный электрод - анодом.
На катоде в процессе электролиза всегда происходит восстановление катионов из объема электролита. На аноде происходит отдача электронов, т.е. реакция окисления.
В растворах и расплавах различных электролитов имеются разноименные по знаку ионы, т.е. катионы и анионы, которые находятся в хаотическом движении. Но если в такой расплав электролита, например, расплав хлорида натрия NaCl, опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то катионы Na+ будут двигаться к катоду, а анионы Сl- к аноду. На катоде электролизера происходит процесс восстановления катионов электронами внешнего источника тока:
Na+ + e= Na°
Катион натрия Металлический натрий
На аноде идет процесс окисления аниона хлора, причем, отрыв избыточных электронов от С1-осуществляется за счет энергии внешнего источника тока:
2С1- - 2е = С12°
Анион хлора Молекулярный хлор
Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:
2NaCl → 2Na + + 2С1-→ 2Na ° + С12°
Если электролизу подвергается расплав, который содержит несколько различных катионов металлов, то в этом случае последовательность восстановления определяется электродными потенциалами. В первую очередь восстанавливаются катионы металлов, обладающих большим значением электродного потенциала.
Более сложные процессы электролиза протекают в водных растворах электролитов.
С учетом ряда стандартных потенциалов металлов возможны три случая протекания восстановительного процесса на катоде в водных растворах (процессы на катоде не зависят от материала катода):
1. Катионы металлов, стандартный электродный потенциал которых больше, чем -0,413В (от Ni2+ до Pt4+), при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.
Меn+ +n*е→Меo
2. Катионы металлов, с малой величиной стандартного электродного
потенциала (от Li+ до А13+ включительно) не восстанавливаются
на катоде, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2Н2О + 2е → Н2 + 2ОН-
3. Катионы металлов, стандартный ионный потенциал которых
меньше, чем у водорода, но больше, чем у алюминия (от Мn+ до
Н2+), при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.
Для определения порядка протекания окислительно-восстановительных процессов на электродах при электролизе водных растворов можно руководствоваться правилами таблицы 1.
Таблица 1