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Demonstration der roten, weißen und blauen Elektrolysechemie

Wissenschaft
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Hier ist eine perfekte Chemiedemo für die Elektrochemie für den 4. Juli oder einen anderen patriotischen Feiertag. Verwenden Sie Salzbrücken, um drei Becher mit Flüssigkeiten (klar, rot, klar) zu verbinden. Legen Sie eine Spannung an und beobachten Sie, wie die Lösungen rot, weiß und blau werden.

Patriotische Farben Elektrolyse Demo-Materialien

  • 500 ml 1 M Kaliumnitrat, KNO3 (mach das)
  • 1 ml Thymolphthalein-Indikatorlösung (machen Sie dies)
  • 2 ml Phenolphthaleinlösung
  • ungefähr 2 ml 0,1 M Natriumhydroxid, NaOH (mach das)
  • ungefähr 1 ml 0,1 M Schwefelsäure, H2SO4 (mach das)
  • 3 250-ml-Becher
  • 3 8 mm x 200 mm Carbonstäbe
  • 25 cm unisolierter 14 g Kupferdraht
  • 10-cm-Gummischlauch, Außendurchmesser ca. 5 mm
  • # 6 Gummistopfen, 1-Loch
  • 2 U-Rohre, 100 mm, 13 mm Außendurchmesser
  • 4 Wattebäusche
  • 3 20-cm-Glasrührstäbchen
  • Einstellbare Gleichstromversorgung, die 1 Ampere bei 10 Volt erzeugen kann (z. B. Autobatterieladegerät)
  • Clip führt

Bereiten Sie die Rot-, Weiß- und Blau-Demonstration vor

  1. Gießen Sie 150 ml 1,0 M KNO3 in jedes der drei Becher.
  2. Die Becher in einer Reihe ausrichten. Legen Sie eine Kohlenstoffelektrode in jedes Becherglas.
  3. Wickeln Sie ein Ende des Kupferdrahtes um eine der Kohlenstoffelektroden am Ende der Reihe. Schieben Sie einen Gummischlauch über den Kupferdraht, um den freiliegenden Draht zwischen den Elektroden abzudecken. Wickeln Sie das andere Ende des Kupferdrahtes um die dritte Kohlenstoffelektrode am Ende der Becherreihe. Überspringen Sie den mittleren Carbonstab und achten Sie darauf, dass kein freiliegendes Kupfer ihn berührt.
  4. Füllen Sie die beiden U-Röhrchen mit 1M KNO3 Lösung. Verschließen Sie die Enden jedes Röhrchens mit Wattebäschchen. Drehen Sie eines der U-Rohre um und hängen Sie es über den Rand des linken und mittleren Bechers. Die Arme des U-Rohrs sollten in die Flüssigkeit eingetaucht sein. Wiederholen Sie den Vorgang mit dem zweiten U-Rohr und dem mittleren und rechten Becher. In beiden U-Rohren darf sich keine Luftblase befinden. Wenn ja, entfernen Sie das Röhrchen und füllen Sie es erneut mit KNO3 Lösung.
  5. Setzen Sie einen Glasrührstab in jedes Becherglas.
  6. Vergewissern Sie sich, dass die Stromversorgung ausgeschaltet ist, und schließen Sie dann den Pluspol (+) an die zentrale Kohlenstoffelektrode und den Minuspol (-) an eine der äußeren Kohlenstoffelektroden an.
  7. 1 ml Thymolphthalein-Lösung in das Becherglas rechts und 1 ml Phenolphthalein-Indikator in jedes der beiden anderen Bechergläser geben.
  8. 1 ml 0,1 M NaOH-Lösung in das mittlere Becherglas geben. Rühren Sie den Inhalt jedes Bechers. Von links nach rechts sollten die Lösungen klar, rot und klar sein.
  9. Diese Lösungen können in verschlossenen Behältern aufbewahrt und zur Wiederholung der Demonstration wiederverwendet werden. Wenn die Farben schwach werden, kann mehr Indikatorlösung hinzugefügt werden.

Führen Sie die Demonstration durch

  1. Schalten Sie die Stromversorgung ein. Stellen Sie ihn auf 10 Volt ein.
  2. Warten Sie 15 Minuten. Schalten Sie die Stromversorgung aus und rühren Sie jede Lösung um.
  3. Zu diesem Zeitpunkt sollten die Lösungen nun rot, farblos und blau erscheinen. Möglicherweise möchten Sie ein weißes Blatt Papier oder Posterboard hinter die Becher legen, um die Farben anzuzeigen. Dadurch erscheint der mittlere Becher auch weiß.
  4. Sie können die Lösungen wieder in den ursprünglichen Farben anzeigen, indem Sie die Verbindungen zum Netzteil auf 10 Volt umkehren und 20 Minuten warten, bevor Sie das Gerät ausschalten und die Lösungen umrühren.
  5. Eine andere Möglichkeit, die Lösungen wieder in ihren ursprünglichen Farben anzuzeigen, besteht in der Zugabe von 0,1 M H2SO4 zu den Bechern am Ende, bis die Flüssigkeiten farblos werden. Geben Sie 0,1 M NaOH in das mittlere Becherglas, bis die Flüssigkeit von klar nach rot wechselt.

Verfügung

Nach Abschluss der Demonstration können die Lösungen mit Wasser abgespült werden.

Wie es funktioniert

Die chemische Reaktion in dieser Demonstration ist die einfache Elektrolyse von Wasser:

Die Farbänderung ist ein Ergebnis der pH-Verschiebung, die mit der Elektrolyse einhergeht, die auf die pH-Indikatoren einwirkt, die ausgewählt wurden, um die gewünschten Farben zu erzeugen. Die Anode befindet sich im mittleren Becher, in dem Wasser oxidiert wird, um Sauerstoffgas zu erzeugen. Es entstehen Wasserstoffionen, die den pH-Wert senken.

2 H2O (l) → O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e-

Kathoden befinden sich zu beiden Seiten der Anode. In diesen Bechern wird Wasser zu Wasserstoffgas reduziert:

4 H2O (l) + 4 e- → 2 h2(g) + 4 OH-(aq)

Die Reaktion erzeugt Hydroxidionen, die den pH-Wert erhöhen.

Andere patriotische Chem-Demos

Rote, weiße und blaue Dichtesäule
Farbige Feuerwerksdemonstration
Feuerwerk in einem Glas - Sichere Demo für Kinder

Verweise

B. Z. Shakhashiri, 1992, Chemische Demonstrationen: Ein Handbuch für Chemielehrer, vol. 4, S. 170-173.
R. C. Weast, Ed., CRC Handbuch für Chemie und Physik, 66th ed., P. D-148, CRC Press: Boca Raton, FL (1985).

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