Tlen można otrzymać również w wyniku elektrolizyelektrolizaelektrolizy wody.

• Równanie reakcji katodowej:

• Równanie reakcji anodowej:

• Po zsumowaniu:

W związku z tym, że jony ${\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$ i ${\text{OH}}^{-}$ nie mogą być razem po jednej stronie równania, zobojętniają się one tworząc cząsteczki wody.

• Równanie reakcji:

• Elektrolityczny rozkład wody

Elektroliza wody to proces rozkładu cząsteczki wody pod wpływem prądu elektrycznego, prowadzący do otrzymania tlenu i wodoru. Proces ten prowadzony jest przez zanurzenie elektrod w roztworze elektrolitu, czyli substancji przewodzącej prąd elektryczny. Elektrolitem mogą być stopione lub rozpuszczone związki, które ulegają dysocjacji elektrolitycznej na jony. Ponieważ ${\text{H}}_2\text{O}$ nie przewodzi prądu, podczas elektrolizy wykorzystuje się wodne roztwory kwasów lub zasad, np. ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$, $\text{KOH}$ lub $\text{NaOH}$.

RvuoKEBQeozSE

Ilustracja przedstawiająca aparat Hofmanna zbudowany z naczynia składającego się z dwóch zamkniętych, podłużnych, pionowych, szklanych rurek zanurzonych w naczyniu z wodą. Z prawej strony przy prawej pionowej rurce u dołu znajduje się katoda oznaczona minusem, zaś przy lewej anoda oznaczona plusem. Poziom wody w prawej rurce jest niżej niż w lewej rurce. W wyniku zamknięcia układu i przyłożenia napięcia zachodzi elektroliza wody. Na katodzie proces redukcji, którego produktem jest cząsteczkowy wodór. Na anodzie proces utlenienia, którego produktem jest cząsteczkowy tlen.

Ćwiczenie 1

R1Iu8PkLJKr2V

Sprzęt i odczynniki: • Kolba ssawkowa • Zlewka • Gumowy wężyk • Statyw • Łapy i mufy • Wkraplacz • Probówki szklane • Łuczywko • Woda • Nadtlenek wodoru (10%) • Tlenek manganu(IV). Wykonanie: 1. Zmontuj zestaw do zbierania gazów nierozpuszczalnych lub słabo rozpuszczalnych w wodzie. Tlen jest gazem słabo rozpuszczalnym w wodzie dlatego też możemy wykorzystać powyższy zestaw. 2. Do kolby ssawkowej wprowadź łyżeczkę tlenku manganu(IV). 3. Do wkraplacza wprowadź około 10 cm3 nadtlenku wodoru. 4. Powoli zacznij wkraplać roztwór do kolby ssawkowej. (Pierwsze pęcherzyki wydzielającego się gazu to zebrane wcześniej w kolbie powietrze) 5. Zacznij zbierać powstający gaz. 6. Po całkowitym wyparciu wody z probówki ostrożnie wyciągnij ją z wody i wprowadź do niej żarzące się łuczywko. 7. Zanotuj obserwacje.

Schemat doświadczenia:

RCdm0CmpGlmlt

Ilustracja przedstawiająca schemat zestawu do zbierania gazów nierozpuszczalnych lub słabo rozpuszczalnych w wodzie. W łapie zamontowanej w statywie umieszczony jest wkraplacz z kranikiem oraz ze szlifem włożony do kolby ssawkowej. W bocznym wylocie kolby ssawkowej założony jest gumowy wężyk, który włożony jest do cylindra miarowego, który to jest odwrócony do góry dnem i zanurzony w wodzie wypełniającej zlewkę.

R1f0Qs5n9wEPT

Problem badawczy: (Uzupełnij) Hipoteza: (Uzupełnij) Obserwacje: (Uzupełnij) Wnioski: (Uzupełnij). Bilans elektronowy: Uwaga: Tlen w nadtlenkach znajduje się na -I stopniu utlenienia. H2O2 →MnO2 H2O+O2↑ Proces redukcji: O-I+e-→O-II /·2 Proces utlenienia: O-I→ O0 + e- /·2 Utleniacz: H 2 O 2 Reduktor: H 2 O 2 2 H2O2→MnO2kat.2 H2O+O2↑.

Pokaż odpowiedź

Problem badawczy: Czy w wyniku rozkładu nadtlenku wodoru powstaje tlen?

Hipoteza: W wyniku rozkładu nadtlenku wodoru powstaje tlen.

Obserwacje: Zaczynają wydzielać się pęcherzyki bezbarwnego gazu, który wypiera wodę z cylindra miarowego. Po wprowadzeniu żarzącego się łuczywka do cylindra miarowego łuczywo zapala się.

Wnioski: Otrzymanym gazem jest tlen, ponieważ jest to gaz podtrzymujący spalanie, co stwierdzono obserwując zapalenie żarzącego się łuczywa.

Słownik

Bibliografia

Atkins P., Jones, L., Laverman L., (2016).Chemical Principles: The Quest for Insight, 7th edition, 2020.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2012.

Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, cz. 1, Warszawa 1986.