План:
1) Определение, сущность процесса электролиза.
2) Правила для определения результатов электролиза:
а) процессы на катоде
б) процессы на аноде
3) Закон Фарадея
4) Область использования процесса электролиза.
Движение ионов в растворе или расплаве электролита является хаотическим, беспорядочным. Но если в раствор или расплав электролита опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться упорядоченно к электродам: катионы – к катоду, анионы – к аноду. На катоде идет процесс восстановления, катионы принимают электроны. На аноде идет процесс окисления, анионы отдают электроны. Это явление называется электролизом. Таким образом, электролиз – это совокупность ОВР, протекающих на электродах в растворах или расплавах электролитов при пропускании электрического тока. Сущность электролиза заключается в том, что за счет электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая не может протекать самопроизвольно.
Для определения результатов электролиза существует ряд правил:
Процессы, идущие на катоде (восстановление):
1) В расплавах катионы металла восстанавливаются до свободного металла
Ме+n + nе ®Ме0
2) В растворах процесс на катоде не зависит от материала катода, а зависит от активности металла.
а) если металл расположен в ряду напряжений до Al включительно, то на катоде идет процесс восстановления воды:
2Н2О + 2e ® H2 + 2OH-
б) если металл расположен в ряду напряжений между Al и H2, то на катоде идут одновременно процессы восстановления и воды и катионов металла:
Ме+n + nе ®Ме0
2Н2О + 2e ® H2 + 2OH-
в) если металл расположен в ряду напряжений после Н2, то на катоде идет процесс восстановления катионов металла:
Ме+n + nе ®Ме0
3) При электролизе растворов кислот идет процесс восстановления ионов водорода:
2Н+ + 2е ® Н20
Процессы, идущие на аноде (окисление):
1) В расплавах анионы бескислородных кислот (кроме фторидов) окисляются до соответствующего простого вещества, например:
2Cl- -2е ® Cl2
Кислородсодержащие анионы выделяют кислород и превращаются в один из оксидов:
SO42- - 2e ® SO2 + O2
2) В растворах процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона. Аноды могут быть двух видов – растворимые (железо, медь, цинк, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза) и нерастворимые или инертные (уголь, графит, платина, золото).
а) если анод растворимый, то независимо от природы аниона всегда идет окисление металла анода, например:
Cu0 – 2e ® Cu+2
б) если анод инертный, то в случае бескислородных анионов (кроме фторидов) идет окисление анионов:
2Cl- -2е ® Cl2
В случае кислородсодержащих анионов и фторидов идет процесс окисления воды, анион при этом не окисляется, остается в растворе:
2H2O – 4e ® O2 + 4H+
3) При электролизе растворов щелочей идет окисление гидроксид-ионов:
4OH- - 4e ® O2 + 2H2O
4). При электролизе расплавов оксидов на аноде окисляется кислород:
2О-2 – 4e ® O2
Составьте уравнения электролиза водного раствора и расплава хлорида натрия на инертных электродах, сравните продукты реакций:
Количественная характеристика процессов электролиза определяется законом Фарадея: масса электролита, подвергшаяся превращению при электролизе, а также массы образующихся на электродах веществ прямо пропорциональны количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав электролита и эквивалентным массам соответствующих веществ.
Составьте формулу, отражающую закон Фарадея; повторите, как рассчитываются эквивалентные массы оксидов, оснований, кислот и солей.
Электролиз широко используют в промышленности для выделения и очистки металлов, получения щелочей, хлора, водорода. Алюминий, магний, натрий, кадмий получают только электролизом. Важной отраслью применения электролиза является защита металлов от коррозии. При этом на поверхности металлических изделий электрохимическим методом наносят тонкий слой другого металла, устойчивого к коррозии.
ТЕСТ НА ТЕМУ «ЭЛЕКТРОЛИЗ»
1. При электролизе раствора сульфата цинка с инертными электродами на аноде выделяется:
| А) цинк | Б) кислород | В) водород | Г) сера |
2. Объем кислорода (н.у.), выделившегося на инертном аноде при пропускании электрического тока силой 20А в течение 2,5 часов через раствор сульфата калия, равен:
| А) 10,4л | Б) 11,2л | В) 6,8л | Г) 20,6л |
3. При электролизе 240г 15%-ного раствора гидроксида натрия на аноде выделилось 89,6л (н.у.) кислорода. Массовая доля вещества в растворе после окончания электролиза равна:
| А) 28,1% | Б) 32,1% | В) 37,5% | Г) 40,5% |
4. При электролизе раствора хлорида натрия образуются:
| А)натрий и хлор | Б)гидроксид натрия, хлор и водород | В)кислород и хлор | Г)натрий, хлор и соляная кислота |
5. При электролизе расплава гидроксида натрия на аноде выделяется
| А)натрий | Б)водород | В)кислород | Г)вода |
6. При электролизе раствора хлорида кальция на катоде выделилось 5,6г водорода. Какова масса вещества, выделившегося на аноде?
| А) 198,8г | Б) 99,4г | В) 89,6г | Г) 44,8г |
7. Медный купорос массой 100г растворили в воде и провели электролиз до обесцвечивания раствора. Объем (в л, н.у.) собранного газа равен
| А) 2,24 | Б) 4,48 | В) 11,2 | Г) 22,4 |
8. Платиновый электрод…
| А)инертный | Б)растворимый | В)расходуется в процессе электролиза | Г)не расходуется в процессе электролиза |
9. Процесс на катоде при электролизе растворов солей зависит от:
| А)природы катода | Б)активности металла | В)состава аниона | Г)не зависит от перечисленных факторов |
10. При электролизе раствора нитрата меди (II) с медными электродами на аноде будет происходить:
| А)выделение диоксида азота | Б)выделение монооксида азота | В)растворение анода | Г)выделение кислорода |
(по два прав – 5 8)
Занятие 12:Классификации химических реакций. Тест по теме «Классификации химических реакций». Задачи на простейшие стехиометрические расчеты, избыток-недостаток, примеси и практический выход реакции.
Дата добавления: 2015-08-26; просмотров: 357 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ | | | КЛАССИФИКАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ |