Demonstratie van rode, witte en blauwe elektrolysechemie

Hier is een perfecte chemiedemo voor elektrochemie voor 4 juli of een andere patriottische feestdag. Gebruik zoutbruggen om drie bekers vloeistoffen aan te sluiten (helder, rood, helder). Breng een spanning aan en zie de oplossingen rood, wit en blauw worden.

Patriottische kleuren Elektrolyse Demomaterialen

• 500 ml 1 M kaliumnitraat, KNO₃ (Maak dit)
• 1 ml thymolftaleïne-indicatoroplossing (maak deze)
• 2 ml fenolftaleïne-oplossing
• ongeveer 2 ml 0,1 M natriumhydroxide, NaOH (maak dit)
• ongeveer 1 ml 0,1 M zwavelzuur, H₂ZO₄ (Maak dit)
• 3 bekers van 250 ml
• 3 koolstofstaven van 8 mm x 200 mm
• 25 cm ongeïsoleerde 14-ga koperdraad
• Rubberen buis van 10 cm, buitendiameter ongeveer 5 mm
• # 6 rubberen stop, 1-gaats
• 2 U-buizen, buitendiameter 100 mm, 13 mm
• 4 wattenbollen
• 3 glazen roerstaven van 20 cm
• instelbare DC-voeding die 1 ampère bij 10 volt kan produceren (bijv. autolader)
• clip leidt

Bereid de rode, witte en blauwe demonstratie voor

1. Giet 150 ml van 1,0 M KNO₃ in elk van de drie bekers.
2. Plaats de bekers op een rij. Plaats een koolstofelektrode in elk bekerglas.
3. Wikkel een uiteinde van de koperdraad rond een van de koolstofelektroden aan het einde van de rij. Schuif de rubberen slang over de koperdraad om de blootliggende draad tussen de elektroden te bedekken. Wikkel het andere uiteinde van de koperdraad rond de derde koolstofelektrode, aan het einde van de rij bekerglazen. Sla de middelste koolstofstaaf over en zorg ervoor dat geen blootgesteld koper deze raakt.
4. Vul de twee U-buizen met 1M KNO₃ oplossing. Plug de uiteinden van elke buis met wattenbolletjes. Keer een van de U-buizen om en hang deze over de rand van de linker- en middenbeker. De armen van de U-buis moeten in de vloeistof worden ondergedompeld. Herhaal de procedure met de tweede U-buis en de middelste en rechter bekers. Er mag geen luchtbel in de U-buis zitten. Als dit het geval is, verwijdert u de buis en vult u deze opnieuw met KNO₃ oplossing.
5. Plaats een glazen roerstaafje in elk bekerglas.
6. Zorg ervoor dat de voeding is uitgeschakeld en verbind vervolgens de positieve (+) pool met de centrale koolstofelektrode en de negatieve (-) pool met een van de buitenste koolstofelektroden.
7. Voeg 1 ml thymolftaleïneoplossing toe aan de beker rechts en 1 ml fenolftaleïne-indicator aan elk van de andere twee bekers.
8. Voeg 1 ml 0,1 M NaOH-oplossing toe aan de middelste beker. Roer de inhoud van elke beker. Van links naar rechts moeten de oplossingen zijn: helder, rood, helder.
9. Deze oplossingen kunnen worden opgeslagen in verzegelde containers en kunnen worden hergebruikt om de demonstratie te herhalen. Als de kleuren vaag worden, kan meer indicatoroplossing worden toegevoegd.

Voer de demonstratie uit

1. Schakel de stroomtoevoer in. Stel het in op 10 volt.
2. Wacht 15 minuten. Schakel de stroomtoevoer uit en roer elke oplossing.
3. Op dit punt zouden de oplossingen nu rood, kleurloos en blauw moeten lijken. Misschien wilt u een wit vel papier of posterboard achter de bekers plaatsen om de kleuren weer te geven. Dit zorgt er ook voor dat de middelbeker wit lijkt.
4. U kunt de oplossingen in hun oorspronkelijke kleuren terugbrengen door de verbindingen naar de voeding om te keren door deze op 10 volt aan te passen en 20 minuten te laten voordat u de stroom uitschakelt en de oplossingen roert.
5. Een andere manier om de oplossingen terug te brengen naar hun oorspronkelijke kleuren is door 0,1 M H toe te voegen₂ZO₄ naar de bekers aan het einde totdat de vloeistoffen kleurloos worden. Voeg 0,1 M NaOH toe aan de middelste beker totdat de vloeistof van helder naar rood wordt.

beschikking

Wanneer de demonstratie is voltooid, kunnen de oplossingen met water in de afvoer worden gespoeld.

Hoe het werkt

De chemische reactie in deze demonstratie is eenvoudige elektrolyse van water:

De kleurverandering is een resultaat van de pH-verschuiving die gepaard gaat met elektrolyse die werkt op de pH-indicatoren, die werden geselecteerd om de gewenste kleuren te produceren. De anode bevindt zich in de middelste beker, waar water wordt geoxideerd om zuurstofgas te produceren. Waterstofionen worden geproduceerd, waardoor de pH daalt.

2 H₂O (l) → O₂(g) + 4 H⁺(aq) + 4 e^-

Kathoden bevinden zich aan weerszijden van de anode. In deze bekers wordt water gereduceerd om waterstofgas te vormen:

4 H₂O (l) + 4 e^- → 2 H₂(g) + 4 OH^-(Aq)

De reactie produceert hydroxide-ionen, die de pH verhogen.

Andere patriottische chem-demo's

Rode, witte en blauwe dichtheidskolom
Gekleurde vuurwerkdemonstratie
Fireworks in a Glass - Veilige demo voor kinderen

Referenties

B. Z. Shakhashiri, 1992, Chemische demonstraties: een handboek voor leraren scheikunde, vol. 4, pp. 170-173.
R. C. Weast, Ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, 66e editie, p. D-148, CRC Press: Boca Raton, FL (1985).