khimie.ru

Опыты целесообразно выполнять во внеурочное время для углубления знаний о электролиз и их практическое применение.

1. Очистка меди электрорафинированием может быть проведена в электролизере ‒ химическом стакане, закрытом крышкой, в которую вмонтированы электроды.

Электролитическое рафинирование меди. В электролизер наливают 300 мл 10-процентного раствора серной кислоты, в который добавлено 45 г медного купороса. Электроды (анод ‒ медная пластинка, катод ‒ угольный стержень) соединяют с источником постоянного тока напряжением 3-5 В. Плотность тока должна быть 2 А/дм². Во время пропускания тока через раствор на катоде выделяется чистая медь, а «черновая» медь анода растворяется. Ионы меди Сu²⁺ переходят в раствор, добавки ‒ оседают на дно электролизера.

Схема электролиза сульфата меди с медным анодом:

Катод:

Сu²⁺ + 2е^— → Сu°

Анод:

Сu° ‒ 2е^— → Сu²⁺

Реактивы и оборудование: серная кислота Н₂SO₄, медный купорос СuSO₄∙5Н₂О; химический стакан емкостью 500 мл, крышка из электроизоляционного материала, медная пластинка, угольный стержень, источник постоянного тока.

2. Для извлечения чистой меди используют как анод нейзильбер ‒ сплав меди (60-65%), никеля (12-22%) и цинка (18-23%). Сплав на внешний вид белый как серебро. Катодом может быть угольный стержень.

Стеклянный стакан наполняют на 2/3 высоты 1,5 н. раствором серной кислоты, затем закрывают крышкой, в которую вмонтированы электроды на расстоянии 3 см друг от друга. Электроды соединяют с источником постоянного тока напряжением 2 В. Первые 20 мин ведут электролиз при очень высокой плотности тока, чтобы на катоде в основном выделялся водород. Для этого как катод в электролит на 1-2 см погружают тонкую медную проволоку. При таком режиме медь в растворе накапливается постепенно. Через 20 мин в электролит вместо медной проволоки погружают медную или латунную пластинку. Электролиз ведут в течение 15 мин при катодной плотности тока 0,1-0,2 А/дм², после чего исследуют электроды. Катод покрыт красным налетом меди, пластинка нейзильбера выщербленные с той стороны, который был возвращен к катоду.

Никель и цинк в растворе можно обнаружить с помощью качественных реакций. Для этого часть электролита смешивают в пробирке с аммиаком до образования прозрачного раствора и добавляют несколько капель 1-процентного спиртового раствора диметилглиоксиму. Красная окраска свидетельствует о наличии в растворе ионов никеля Ni²⁺.

Во вторую часть электролита добавляют 20-процентный раствор едкого натра до полного выделения осадка, образуется смесь труднорастворимых основ.

Далее добавляют избыток раствора едкого натра и отфильтровывают нерастворимые основания. В избытке щелочи растворится только гидроксид цинка, для которого характерны амфотерные свойства. Прозрачный бесцветный раствор (фильтрат) нейтрализуют уксусной кислотой. Далее в раствор доливают сероводородную воду или раствор сульфида аммония (натрия). Выпадает белый осадок сульфида цинка.

Вместо нейзильбера для опыта можно использовать латунь.

Реактивы и оборудование: серная кислота Н₂SO₄, раствор аммиака NН₄ОН, диметилглиоксим, едкий натр NaOH, уксусная кислота СН₃СООН, раствор сероводорода Н₂S, этиловый спирт С₂Н₅ОН; химический стакан емкостью 300 мл, крышка из электроизоляционного материала, пластинка нейзильбера 4×10 см, угольный стержень, воронка, штатив с пробирками, источник постоянного тока, фильтровальная бумага.