Электролиз водного раствора хлорида натрия. Получение хлорной извести

 

Химические процессы, протекающие под действием постоянного элек­трического тока, называются электрохимическими. Согласно первому закону Фарадея, масса веществ, выделившихся на электродах, прямо пропорцио­нальна количеству электричества, прошедшего через электролит.

По второму закону Фарадея, при одинаковом количестве электричест­ва, прошедшего через электролит, на электродах выделится эквивалентные массы различных веществ, т.е. для выделения на электроде одного эквива­лента любого вещества необходимо затратить одно и то же количество элек­тричества (96500 кулонов), называемое числом Фарадея (F).

F = 96500 Кл = 26,8 (ампер-час).

Теоретическую массу вещества можно вычислить по формуле, объеди­няющей оба закона Фарадея:

; (1)

, где (2)

I – сила тока, А;

τ – продолжительность электролиза, час;

А – масса иона, г/моль;

n – заряд иона;

F – число Фарадея, Кл;

Е – электрохимический эквивалент, г/Кл.

Цель работы: получить хлор и водород электролизом водного раство­ра хлорида натрия и использовать хлорид натрия для получения хлорной извести. Исследовать раствор после электролиза.

Реактивы: насыщенный раствор NaCl, сухой Са(ОН)₂, KI, раствор крахмала, лакмус, фенолфталеин, фуксин.

Оборудование: U-образный электролизер с пористой асбестовой пере­городкой, угольный анод, железный катод, выпрями­тель, амперметр, вольтметр, набор проводов, резиновая трубка, хлоркальциевая трубка, пробирки, спички, лу­чина.

 

Порядок проведения работы: собирают установку по схеме, представленной на рисунке 1.

В электролизер заливают раствор хлорида натрия. В хлоркальциевую трубку насыпают 2 г гашеной извести и присоединяют к электролизеру. Хлор, проходя через хлоркальциевую трубку, реагирует с гашеной известью по уравнению:

2Са(ОН)₂ + 2С1₂ → Са(СlO)₂ + CaCl₂ (3).

Вначале рассчитывают массу хлора, необходимую для реакции с 2 г гашеной извести. По рассчитанной массе хлора определяют продолжитель­ность электролиза при силе тока 1 или 2 ампера по уравнению (1). Затем включают прибор в сеть и проводят электролиз в течение рассчитанного времени, попутно собирая водород в пробирку и испытывая его. После за­вершения работы отключают прибор, отсоединяют хлоркальциевую трубку и полученную в ней хлорную известь проверяют на присутствие активного хлора. Для этого часть извести присыпают к раствору йодида калия и прили­вают раствор крахмала.

 

 

 

Рис. 1. Схема установки для электролиза хлорида натрия

1 – электролизер с пористой асбестовой перегородкой; 2 – выпрямитель В-24М.

Далее исследуют катодное и анодное пространство на рН среды. В от­дельные пробирки наливают по 2-3 мл раствора из катодного и анодного пространства и добавляют в них соответствующий индикатор.

Оформление результатов работы.

1. Напишите уравнения реакций электролиза и доказательства получен­ных продуктов.

2. Приведите необходимые расчеты.

3. Опишите наблюдаемые явления.

 

Лабораторная работа № 5