Elektrolyse van oplossingen

1.Onderzoeksvraag

Hoe verloopt de elektrolyse van een kaliumjodide-oplossing, een waterstofchloride-oplossing, een natriumhydroxide-oplossing en een natriumchloride-oplossing?

2. Benodigdheden

a. Materiaal + stoffen

• MATERIAAL
  • U-vormige buis
  • 2 koolstofelektroden
  • Gelijkstroombron
  • Pasteurpipet
  • verbindingsdraden

  STOFFEN

  • Kaliumjodide-oplossing 1 mol/l
  • Waterstofchloride-oplossing 1 mol/l
  • Natriumhydoxide-oplossing 1 mol/l
  • Natriumchloride-oplossing 1 mol/l
  • Fenolftaleïne 0,05%
  • Zetmeeloplossing 1%

b.Opstelling (foto)

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

We gaan in deze proef de elektrolyse van een kaliumjodide oplossing, een waterstofchloride oplossing, een natriumhydroxide-oplossing en een natriumhydroxide-oplossing uitvoeren.
Al deze oplossingen hebben een concentratie van 1mol/L.

De elektrolyse wordt uitgevoerd door gebruik te maken van een spanningsbron, een U-vormige buis en twee koolstof elektroden.

Elektrolyse kaliumjodide-oplossing:

• Breng in de U-buis de kaliumjodide-oplossing en voeg een paar ml zetmeeloplossing toe.
• Verbind de elektroden met de gelijkstroombron en voeg aan de anode een paar druppels fenolftaleïne toe.
• Vang het gas aan de anode op en steek het aan.

Waarneming:

Aan de kathode ontstaat een zwarte kleur

Aan de anode ontstaat een roze kleur en gasbelletjes.

Als je het gas van de anode aansteekt geeft het een knal.

Reacties:

• 2H₂O + 2e^–  –>H₂↑ + 2 OH^– (Anode)
• 2I^– –> 2e^–  + I₂ (Kathode)

Globale reactie:

2 KI + 2 H₂O –> H₂ + 2 KOH + I₂

Elektrolyse waterstofchloride-oplossing:

• Breng in de U-buis de waterstofchloride-oplossing en voeg aan de anode een paar druppels blauwe inkt toe.
• Vang het gas aan de kathode op en steek het aan.

Waarneming:

Aan de anode ontstaan er belletjes, als je het gas aansteekt, hoor je een knal.

Aan de kathode vervaagt de blauwe kleur van de inkt, er ontstaan ook belletjes. Je ruikt een chloorgeur.

Reacties:

• 2Cl^–  –> Cl₂ + 2e^–  (Anode)                             E°(Cl₂/Cl⁻) = +1,36 V
• 2H⁺ + 2e^–  –> H ₂↑ (Kathode)                       E°(H₃O⁺/H₂) = 0,00 V

Globale reactiee:

2 HCl –> H₂ + Cl₂

Elektrolyse natriumhydroxide-oplossing:

• Breng in de U-buis de natriumhydroxide-oplossing.
• Voeg enkele druppels fenolftaleïne toe.
• Test het gas aan de anode met een gloeiende houtspaander.

Waarneming:

Aan de anode ontstaan er gasbelletjes, als je bij het gas een smeulende houtspaander brengt begint deze terug te branden.

Aan de kathode ontstaan er ook belletjes en als je dit gas aansteekt hoor je een knal.

Reacties:

2H₂O + 2e^– –>H₂↑ + 2OH^–  (Kathode)    E°(H₂O/H₂) = −0,83 V

4OH^–  –> 2H₂O + O₂ + 4e^–  (Anode)     E°(O₂/OH^–) = 0,40 V

Globale reactie:

2 H₂O –> 2 H₂ + O₂

Elektrolyse natriumchloride-oplossing:

• Breng in de U-buis de natriumchoride-oplossing.
• Doe een paar druppels blauwe inkt in de oplossing aan de kathode.
• Voeg een aantal druppels fenolftaleïne aan de anode toe.

Waarneming:

Aan de anode kleurt de oplossing roze en er ontstaan gasbelletjes.

Aan de kathode verdwijnt de blauwe kleur en er ontstaat een chloorgeur.

Reacties:

2H₂O + 2e^––> H₂↑ + 2OH^–  (Kathode)  E°(H₂O/H₂) = −0,83 V

2Cl^– –> Cl₂ ↑ + 2e^–  (Anode)   E°(Cl₂/Cl⁻) = +1,36 V

Globale reactie

2 H₂O + 2 NaCl –> Cl₂ + H₂ + 2 NaOH

4. Waarnemingen en besluit

• Bij de elektrolyse van een kaliumjodide-oplossing ontstaat er waterstofgas (kathode) en dijood (anode). Aan de kathode ontstaat een roze kleur, dit komt omdat fenolftaleïne roze kleurt als er een base aanwezig is (OH^–). Aan de anode ontstaat een zwarte kleur dit komt omdat we hier zetmeel hebben toegevoegd en zetmeel kleurt paars/zwart als er dijood aanwezig is.
• Bij de elektrolyse waterstofchloride-oplossing ontstaat er waterstofgas (kathode) en chloorgas (anode).
  Chloorgas kan een reactie veroorzaken met blauwe inkt, afhankelijk van de samenstelling van de inkt en de omstandigheden van blootstelling. Chloorgas is een sterk oxiderend middel en kan het reageren met verschillende stoffen, waaronder sommige inkten. Als de blauwe inkt bijvoorbeeld een organische verbinding bevat die gevoelig is voor oxidatie, kan het chloorgas de kleur van de inkt veranderen of zelfs de inkt volledig doen vervagen. Dit kan resulteren in een verandering van kleur.
• Bij de elektrolyse van natriumhydroxide ontstaat er zuurstofgas (anode) en waterstofgas (kathode).
  Aan de anode verdwijnt de roze kleur van de fenolftaleïne omdat hydroxide-ionen worden omgezet. Bij de anode ontstaat er een roze kleur omdat hier hydroxide-ionen worden gevormd.
• Bij de elektrolyse van natriumchloride ontstaat er chloorgas (anode) en waterstofgas (kathode). Aan de kathode ontstaat een roze kleur omdat hier hydroxide-ionen ontstaan.
  Chloorgas kan een reactie veroorzaken met blauwe inkt, afhankelijk van de samenstelling van de inkt en de omstandigheden van blootstelling. Chloorgas is een sterk oxiderend middel en kan het reageren met verschillende stoffen, waaronder sommige inkten. Als de blauwe inkt bijvoorbeeld een organische verbinding bevat die gevoelig is voor oxidatie, kan het chloorgas de kleur van de inkt veranderen.