Получение гидроксида свинца
Задача 1107.
Гидроксид свинца (II) может быть получен в результате взаимодействия: а) свободного металла с водой; б) оксида свинца (II) с водой; в) соли свинца (II) со щелочью?
Решение:
Гидроксид свинца (II) может быть получен при действии щелочей на растворимые соли свинца (II):
В избытке щёлочи осадок гидроксида свинца (II) растворяется с образованием аквакомплекса:
В кислотах гидроксид свинца (II) растворяется с образованием солей, реакция протекает по механизму реакции нейтрализации:
Электролиз водного раствора хлорида олова (II)
Задача 1108.
Какой из процессов протекает на оловянном аноде при электролизе водного раствора хлорида олова (II)?
а) Sn = Sn 2+ + 2 
1 0 = -0,14 В;
б) 2Cl – = Cl2 + 2 2 0 = 1,36 B;
в) 2H2O = O2 + 4H + + 4 3 0 = 1,23 B.
Решение:
Стандартный электродный потенциал олова (-0,14 В) несколько выше, чем потенциал водорода в нейтральной среде (-0,41 В). Это значит, что при электролизе раствора SnCl2 на катоде в основном будет происходить разряд ионов Pb 2+ (восстановление) и выделение металлического свинца:
Sn 2+ + 2 = Sn 0
На аноде происходит противоположный процесс – окисление свинца, так как его стандартный электродный потенциал намного меньше потенциалов окисления хлора и воды (соответственно 1,36 и 1,23 В):
Sn 0 — 2 = Sn 2+
Таким образом, при электролизе водного раствора SnCl2 сводится к растворению свинца (металла анода) и выделению его на катоде.
Источник
Himiya / Laby / Лабораторная работа №9м
Лабораторная работа 9.
Цель работы. Изучение закономерностей электролиза водных растворов электролитов.
Опыт 1. Электролиз раствора хлорида олова.
Налил в электролизёр 0,5 М раствора SnCl2, погрузил электроды и пропустил электрический ток. Через несколько секунд обнаружил, что на катоде выделилось олово, аноде газообразный хлор.
Опыт 2. Электролиз водного раствора иодида калия.
Налил в электролизёр раствор KI , затем опустил графитовые электроды и подключил к источнику тока. Заметил выделение водорода на катоде, однако газ на аноде не выделился. Выделился I2.
Опыт 3. Электролиз водного раствора сульфата натрия.
Заполнил электролизер водным раствором сульфата натрия. Добавил
1-2 капли метилоранжа в прианодное пространство и 1-2 капли фенолфталеина в прикатодное пространство. Раствор не перемешивал. Опустил графитовые электроды и подключил к источнику тока. Пронаблюдал на обоих электродах выделение газа и изменение окраски в катодном и анодном пространствах. Ионы OH — окрасили раствор в катодном пространстве в малиновый цвет. На катоде выделяется водород. Ионы Н + изменили цвет в анодном пространстве. На аноде выделился кислород.
Опыт 4. Электролиз раствора сульфата меди с нерастворимым анодом.
В электролизер налил раствор CuSO4 и опустил графитовые электроды. Включил ток. Через несколько минут увидел выделение кислорода на аноде. Здесь наблюдался перенос меди с анода на катод, что широко используется на практике в целях нанесения металлических покрытий или рафинирования металлов.
Опыт 5. Электролиз раствора сульфата меди с растворимым анодом.
В электролизер налил 1М раствор CuSO4. В качестве анода использовал Cu пластину, катодом служил графитовый стержень. Во время электролиза наблюдал за процессом, протекающим на катоде. Обратил внимание на то, что в начале опыта на катоде выделялись пузырьки водорода, а затем по мере окрашивания раствора в голубой цвет скорость выделения водорода уменьшалась и одновременно катод начинал покрываться слоем меди.
Вывод: В данной лабораторной работе я изучил закономерности электролиза водных растворов электролитов, узнал о приборе – электролизёр, научился составлять уравнения электролиза солей, распознавать продукты реакции практически (исходя из практики на опытах) и теоретически (исходя из положения металла в ряде активности металлов)
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Источник
Электролиз хлорида олова опыт
Выпуск 3, 1942 г.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ОЛОВА ИЗ РАСТВОРОВ
ЕГО СОЕДИНЕНИЙ
Институт общей и неорганической химии Академии наук СССР
Большинство опубликованных работ по электрохимическому выделению олова имеет в виду рафинировку этого металла или получение из него защитных покрытий. Электролиз растворов, получаемых при химической обработке оловянных руд, сравнительно мало освещен в литературе, хотя, по мнению одного из крупнейших американских специалистов по электрохимии цветных металлов — С. Мантелла, — этот вопрос имеет большое значение. Дело в том, что в последние годы получение олова из богатых руд сокращается, а растущий спрос на этот металл все в большей мере удовлетворяется за счет разработки небогатых жильных месторождений, например, боливианских. Подобные руды содержат много неметаллических примесей, переходящих в раствор вместе с оловом, затрудняя выделение последнего в чистом виде.
Опыты разработки рудных месторождений с очень малым содержанием меди указывают на электрохимический метод, как на единственно приемлемый с технологической и экономической точек зрения. То же, по-видимому, относится и к бедным оловянным рудам (и к оловосодержащим отходам), если имеется в виду получение довольно чистого металла. Но разрешение этой последней задачи требует постановки ряда специальных исследований, так как процесс выделения олова из щелоков отличается от процесса рафинировки или получения покрытий из этого металла, во-первых, непостоянством состава ванны, так как электролиз ведется «на истощение», т.е. до возможно более полного выделения всего олова, содержащегося в электролите, а, во-вторых, наличием в ванне ряда примесей, отрицательно сказывающихся на выходах по току и на качестве катодного металла.
В настоящей статье излагаются некоторые результаты опытов, поставленных авторами для изучения процесса электрохимического выделения олова из растворов, близких по составу к щелокам, которые могут быть получены при химической обработке некоторых оловянных руд и отходов.
2. Электролиз в щелочной среде
Некоторые схемы обработки оловянных руд и, особенно, отходов предусматривают получение щелочных растворов. Нами проведены опыты по электролизу щелочных растворов, содержащих больше олова и щелочи, чем ванны, рекомендованные в инструкции Компании по исследованию олова (см. табл. 1).
Состав щелочных ванн (в граммах на литр раствора)
В состав нашего электролита, который готовился растворением безводного четыреххлористого олова в 20%-ном едком натре с последующим добавлением ацетата и воды входил также и хлорид натрия, образовавшийся в результате взаимодействия хлорида олова с едким натром. Этим самым наша ванна приближалась по составу к производственным щелокам, большинство которых заключает поваренную соль.
Все опыты, описанные в данной статье, проводились в узкой стеклянной ванночке, емкостью в 75 мл, в которую наливали 50 мл электролита; ванночка закрывалась эбонитовой крышкой, сквозь которую пропущены контакты для электродов. Ток от батареи аккумуляторов на 26 вольт подавался на концы движкового реостата (170 ом), игравшего роль делителя напряжений. В цепь включались последовательно реостат на 70 ом, амперметр, медный нулометр и одна или две ванночки для электролиза, которые помещались в термостат.
Пробы электролита отбирались каждые полчаса или час пипеткой на 1 мл, затем разбавлялись до 100 мл. Олово определялось весовым путем — осаждением в виде SnS2 с последующим прокаливанием и взвешиванием в виде двуокиси. Щелочность определялась титрованием 0,1 н. раствором соляной кислоты по тимол-фталеину с предварительным осаждением олова в пробе хлористым барием, согласно прописи Оловянной Компании.
По литературным данным, покрытие из щелочных оловянных растворов производится при 70° и Dk =110-160 А/м 2 и даже 300 А/м 2 . Мы производили электролиз при 70° и плотностях тока от 150 до 500 А/м 2 . Катоды—угольные стержни, аноды—медные пластинки 50х15 мм 2 (см. табл. 2).
Из табл. 2 видно, что при DK = 300 А/см 2 получаются плотные белые осадки с выходами по току до 90%; при DK = 500 А/м 2 выходы по току значительно снижаются.
В опыте № 5 наблюдалось явное выделение хлора.
Наши опыты показали возможность выделения олова из щелочных растворов электролитически с нерастворимыми анодами при
Dk = 300-500 А/м 2 . По литературным данным, в США получают олово электролитическим способом из растворов станатов в присутствии соединений мышьяка в растворе. Плотность тока при этом равна
130-150 А/м 2 , и катодный металл получается с содержанием 99,8% Sn.
3. Электролиз в кислой среде
Имеющиеся в литературе рецепты кислых ванн для рафинировки олова рекомендуют, главным образом, сернокислые растворы. Но большинство схем химической переработки бедных оловянных руд приводит к растворам, богатым ионами ‘хлора. Поэтому нами были поставлены опыты по электролитическому выделению олова из солянокислых растворов. Электролит готовился растворением хлорного олова в слабой соляной кислоте. Температура опытов 15—18°.
Электролиз щелочных растворов
Время отбора пробы
(в часах от начала электролиза)
Плотность тока на катоде
Напряжение на клеммах ванны
Состав электролита (г/л)
а) Опыты с нерастворимыми анодами
Из табл. 3 видно, что применение нерастворимых анодов ведет к малым выходам по току, понижающимся при увеличении кислотности электролита. Наблюдающееся при этом выделение хлора тоже является нежелательным. Поэтому, если учесть еще невысокое качество катодного олова, можно прийти к выводу, что применение нерастворимых анодов при электролизе кислых оловянных растворов не оправдывается.
б) Опыты с растворимыми (железными) анодами
Железные аноды содержали 0,2% нерастворимого в соляной и азотной кислотах осадка. Параллельные опыты, поставленные при одинаковых условиях с добавкой клея в электролит и без этой добавки, показали, что в первом случае качество осадка лучше — олово ложится на катод ровным слоем, без образования дендритов и игл. Поэтому при электролизе с растворимыми анодами в ванну добавляли 2,5 г/л столярного клея (табл. 4, опыты №№ 16-25).
Первые опыты с растворимыми анодами имели целью выяснить возможность увеличения катодной плотности тока. Оказалось, что при больших концентрациях олова и соляной кислоты можно увеличить DK до 600 А/м 2 без ухудшения качества осадка, но при этом уменьшается выход по току (опыт № 13). При небольших концентрациях олова и кислоты получаются при этой DК темные губчатые осадки при дальнейшем уменьшении выходов по току.
Электролиз из кислых растворов с нерастворимыми анодами
Время отбора пробы от начала электролиза, ч
Плотность тока на катоде, А/м 2
Напряжение на клеммах ванны, вольт
Состав электролита, г/л
Мелкокристаллический, плотный, темный
На аноде выделяется хлор
Электролиз из кислых растворов с растворимыми (железными) анодами
Время отбора пробы от начала электролиза, ч
Плотность тока, А/м 2
Напряжение на клеммах ванны, вольт
Состав электролита, г/л
Неплотный, белый, ветвистый
(через 3 часа наблюдалось ухудшение осадка)
2,5 г/л столярного клея
2,5 г/л столярного клея
ТАБЛИЦА 4 (продолжение)
Время отбора пробы от начала электролиза, ч
Плотность тока, А/м 2
Напряжение на клеммах ванны, вольт
Состав электролита, г/л
Слегка осыпающийся, серый осадок
2,5 г/л столярного клея
Слегка осыпающийся, серый
2,5 г/л столярного клея
2,5 г/л столярного клея
В течение 9 часов осадок ровный, белый, плотный, затем становится губчатым и осыпается
2,5 г/л столярного клея
2,5 г/л столярного клея и 17 г/л H2SO4
Плотный, ровный, серый
На катоде выделяется водород
На катоде выделяется водород
Выделение водорода на катоде
Затем, при постоянной плотности тока выяснилось влияние изменения концентрации соляной кислоты (опыты №№ 16-20); увеличение концентрации кислоты до 140 г/л (4 н.) влияет на плотность и цвет осадка, который получается серым и осыпающимся.
Продолжительный электролиз ведет к ухудшению качества осадка (опыты №№ 12,21 и 22), однако, при 20 г олова на литр осадок еще не осыпается.
При электролизе с растворимыми анодами выделяющееся на катоде олово замещается в растворе эквивалентным количеством железа и, хотя концентрация последнего в электролите доходила в наших опытах до 100 г/л, в катодном олове железа не обнаружено. Однако опыты с начальной концентрацией железа в 85-90 г/л дали худшие результаты.
По опытам 16-25 проведены балансы по железу и олову. Оказалось, что олова на катоде получалось меньше, чем по расчету (исходя из количества ампер-часов, пропущенных через ванну). Для анодного растворения железа (в виде двухвалентных ионов) выходы по току близки к 100%, а именно, в опытах 21 и 22 (отличающихся наибольшей продолжительностью) они равнялись соответственно 92,6 и 92,4%; в опытах 23 и 24 — 105,4 и 105,3% и, наконец, в опытах 16 -20 — от 100,8 до 101,9%.
Из обзора материала данного раздела можно прийти к выводу, что электролиз солянокислых растворов с растворимыми (железными) анодами дает при относительно большой плотности тока и в широком интервале изменения кислотности довольно высокие выходы по току при хорошем качестве катодного осадка.
Предварительные опыты по электролизу кислых оловянных ванн, содержащих мышьяк (до 1 г/л) при растворимых железных анодах, показали, что хотя большая часть мышьяка выпадает в осадок в ходе процесса, качество катодного олова ухудшается. Этот вопрос, и в частности устранение возможности выделения газообразного мышьяковистого водорода, требует дальнейшего исследования.
Отработанный электролит, содержащий кислоту и хлористое железо, может быть употреблен в процессе обработки оловянных руд и концентратов или для получения хлорида железа, нашедшего себе техническое применение, в частности, при закреплении грунтов.
- 1. При электролизе щелочных растворов хлорного олова с нерастворимыми анодами при катодной плотности тока равной 300 А/м 2 и содержании олова в 77 г/л получаются хорошие катодные осадки с выходом по току равным 90%. При повышении плотности тока до 500 А/м 2 выходы по току снижаются до 50%.
- 2. Электролиз солянокислых растворов хлорного олова с нерастворимыми анодами не дал положительных результатов.
- 3. Электролиз солянокислых растворов хлорного олова с растворимыми железными анодами дает осадки удовлетворительного качества при содержании олова до 130 г/л, соляной кислоты — до 140 г/л и при катодной плотности тока до 300 А/м 2 .
Содержание олова в отработанном электролите может быть доведено до 2 г/л.
- 4. Отработанный электролит может найти применение в процессе обработки оловянных руд и концентратов или служить исходным материалом для получения хлористого железа.
Источник
Домашнее задание «Великие научные открытия»
 |
 |
