Zadanie 1
Reakcja zobojętniania kwasu solnego wodorotlenkiem sodu przebiega zgodnie z równaniem:
HCl (aq) + NaOH (aq) → NaCl (aq) + H2O (c)
Zaproponuj w jaki sposób wykorzystując tylko produkty wskazanej reakcji oraz dowolny sprzęt możesz odzyskać wodorotlenek sodu oraz kwas solny. Zapisz odpowiednie równania reakcji i przedstaw zestaw(y) doświadczalny(e).
Rozwiązanie...Rozsądnym rozwiązaniem wydaje się być elektroliza powstałego roztworu. W tym celu w naczyniu z chlorkiem sodu umieszczamy dwie węglowe elektrody i przykładamy różnicę potencjałów.
Ponieważ jest to wodny roztwór - chlorek sodu występuje w postaci zdysocjowanej:
NaCl woda→ Na+ + Cl−
Obecność chlorku sodu zwiększa ilość zdysocjowanych cząsteczek wody. Zachodzi reakcja:
H2O ↔ H+ + OH−
Na elektrodach będą zachodziły następujące reakcje:
K(−): 2 H+ + 2 e− → H2 ↑
A(+): 2 Cl− → 2 e− + Cl2 ↑
Wywiązujące się gazy zbieramy razem lub osobno (np. w aparacie Hoffmana - Ryc. 1). W roztworze pozostają jony Na+ i OH−, czyli wodny roztwór wodorotlenku sodu. Część wody oddestylowujemy do późniejszego wykorzystania.
Ryc. 1. Elektroliza roztworu NaCl w aparacie Hoffmana (ang. Hoffman Electrolysis Apparatus)
Powstałe gazy łączymy i przeprowadzamy reakcję chloru z wodorem.
H2 (g) + Cl2 (g) hν→ 2 HCl (g)
Otrzymany chlorowodór rozpuszczamy w oddestylowanej wodzie:
HCl (g) + H2O (c) → H3O+ (aq) + Cl− (aq)
Ostatecznie jesteśmy w posiadaniu dwóch roztworów wodnych: NaOH i HCl przy założeniu całkowitego przebiegu wszystkich reakcji.
