Forsøk og praktisk arbeid

Passer for

  • vg1
  • kjemi 2

Tidsbruk

  • 45 minutter

Elektrolyse av kaliumjodidløsning

Formålet med forsøket er å gjøre en elektrolyse av kaliumjodidløsning der produktene er så godt synlige at halvreaksjonene kan utledes.

Oppmontering av utstyr for elektrolyse av kaliumjodid

Kutt to plastpipetter slik at det står igjen ca ½ cm av stammen. Stikk elektrodene (blyantbly) gjennom pipettene slik at de står ut ca ½ cm ut fra åpningen. Tilsett et par dråper BTB-løsning i den ene pipetten og fyll begge pipettene helt fulle med KI-løsning. Fyll KI-løsning i begerglasset slik at det står 2-3 cm over bunnen. (Husk at BTB skal være gul)

Koble pipetten med BTB-løsning til den negative elektroden. Den andre pipetten kobles til den positive elektroden. Du kan gjerne sette den positive elektroden ned i en liten beholder. Klipp av 1 cm av blæren til en pipette og bruk den som oppsamler.

Du kan bruke et batteri (for eksempel 4,5 V) eller en variabel spenningskilde som stilles inn mellom 2 og 10 V. Det vil dannes en gass ved den negative elektroden samtidig som man ser at BTB blir blå. Ved den positive polen vil det bli dannet jod, og den vil synke ned langs elektroden og bli samlet opp i beholderen. Joden som er dannet kan suges opp ved hjelp av en pipette når elektrolysen er ferdig.

Informasjon og oppgaver til forsøket:

I dette systemet er det tre stoffer som vil kunne reagere i elektrolysen: K+, I- og vann. Elevene må vurdere hva som er den mest sannsynlige reaksjonen ved hver av elektrodene.

Ved positiv elektrode: Observer hva som skjer og skriv reaksjonsligning for det som skjer ved den positive elektroden.

Ved negativ elektrode: Observer hva som skjer og skriv reaksjonsligning for det som skjer ved den negative elektroden.

Hva blir totalreaksjonen?

Faglig forklaring

Elektrolyse av kaliumjodidløsning er et vanlig eksempel på hva som skjer i elektrolyse av en løsning. Det er to ioner og vann til stede. Det er da to muligheter for oksidasjon, nemlig av vannet eller det negative ionet. Det er også to muligheter for reduksjon, nemlig av vannet eller det positive ionet. I noen tilfeller vil vann spaltes ved begge elektrodene (dersom man elektrolyserer løsninger av NaOH- eller Na2SO4-løsninger). Andre ganger deltar ikke vann i det hele tatt; det blir verken redusert eller oksidert. I stedet reagerer de to ionene som er løst i vannet (for eksempel ved elektrolyse av CuCl2-løsning).

Ved elekrolyse av KI-løsningen vil vann reduseres ved den negative elektroden og jodidioner oksideres ved den positive elektroden.

Reaksjonsligning for det som skjer ved den positive elektroden: 2 I- → I2 + 2e-

Reaksjonsligning for det som skjer ved den negative elektroden:
2 H2O + 2e- → 2OH- + H2

Totalreaksjon: 2 H2O + 2 I-- → 2OH- + H2+ I2

Kommentarer/praktiske tips

Dette forsøket kan godt utføres ved rett å slett å stikke elektrodene ned i KI-løsning. Fordelen med dette oppsettet er at man ser tydelig den basiske reaksjonen ved negativ pol samtidig som man får samlet opp joden som dannes ved den negative polen. Dette oppsettet vil derfor passe godt for elever som vil forstå elektrolysen mer i detalj.

Hvor mye informasjon elevene trenger før forsøket gjennomføres, avhenger selvfølgelig av hvilket nivå de er på. Her er det noen opplysninger som kan være til hjelp for elevene:

Ved positiv elektrode:

  • Her vil det skje en oksidasjon (elektroner vil bli tatt fra et av stoffene i løsningen siden den positive elektroden tiltrekker seg elektroner).
  • Det er ikke mulig å oksidere K+, og dermed er det to muligheter igjen, nemlig I- og vann.
  • Av en tabell (se vedlegget Spenningsrekka) kan vi se at det er jod som er lettest å oksidere av de to.
  • Vi starter altså med I--ioner og ender opp med I2.

Ved negativ elektrode:

  • Vi har to muligheter for reduksjon: K+ og vann.
  • Vi kan se av en tabell at vann reduseres lettest av disse to.
  • Ved den negative elektroden starter vi altså med vann, og ender opp med en gass.
  • Vi ser at det dannes OH--ioner siden BTB blir farget blå.

Testing av reaksjonsproduktene:

Jod som dannes ved den positive elektroden (den positive polen) kan suges opp med en pipette og testes på stivelsesløsning. Tilsetter du en dråpe av jod-løsningen til en stivelsesløsning ser du tydelig blåfarge. For å teste gassen som blir dannet ved den positive polen må elektrolysen gå så lenge at pipetten blir halvfull med gass. Hvis du da løfter opp pipetten, uten å ta ut elektroden, kan du klemme ut væsken og slippe inn luft i stedet. (Hold pipetteåpningen ned hele tiden!) Har du en tent fyrstikk klar, kan du antenne gassen i pipetten og få et lite smell/puff. Det viser at gassen er hydrogen.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter Vg1 - studieforberedende utdanningsprogram
    • Energi for framtiden
      • forklare hva redoksreaksjoner er, gjøre forsøk med forbrenning, galvanisk element og elektrolyse og gjøre greie for resultatene
  • Etter Vg3 - påbygging til generell studiekompetanse
    • Energi for framtiden
      • forklare hva redoksreaksjoner er, gjøre forsøk med forbrenning, galvanisk element og elektrolyse og gjøre greie for resultatene

Læreplan i kjemi - programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram

  • Kjemi 2
    • Redoksreaksjoner
      • gjøre forsøk med elektrokjemiske celler og gjøre rede for spontane og ikke-spontane redoksreaksjoner

Materialer og utstyr

  • 50 mL begerglass
  • løsning av KI (gjerne 0,1 mol/L)
  • engangspipetter av plast med vid stamme
  • blyantbly som karbonelektroder (fås kjøpt i bokhandel)
  • BTB-løsning (justert til gul eller grønn farge, ved å tilsette litt fortynnet saltsyre)
  • batteri eller en variabel spenningskilde
  • krokodilleklemmer og ledninger