Электролиз растворов электролитов урок по химии в 11 классе

Электролиз раствора хлорида меди (II) CuCl 2 (-)Катод Cu Cl - Анод(+) восстановление: окисление: Cu 2+ +2е - = Сu 0 2Cl - - 2е - = Cl 2 Суммарно: CuCl 2 Сu + Cl 2 Вывод: электролиз раствора данной соли принципиально не отличается от электролиза ее расплава. электр. ток

Схема электролиза раствора сульфата меди (II) CuSO 4 (-)Катод Cu 2+ + SO 4 2- Анод(+) восстановление окисление ионов меди: H 2 SO 4 молекул воды: Cu е - = Сu 0 2H 2 O – 4e - = O 2 + 4H + Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса: К(-) Cu е - = Сu 0 2 А(+) 2H 2 O – 4e - = O 2 + 4H + 1 Суммарно: 2CuSO 4 + 2H 2 O 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4 электр. ток

Анодные процессы в водных растворах электролитов Анион кислотного остатка А m- Бескислородный (Cl -, Br -, I -, S 2- и др., кроме F - ) Кислородсодержащий ( ОН -, SO 4 2-, NO 3 -, CO 3 2- и др.) и F - Окисление аниона (кроме фторида) А m- - me - = А 0 В кислой и нейтральной среде – окисление молекул воды: 2H 2 O – 4e - = O 2 + 4H + в щелочной среде: 4OH - - 4e - = O 2 + 2H 2 O

Изменение восстановительной активности анионов Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке: I -, Br -, S 2-, Cl -, OH -, SO 4 2-, NO 3 -, F - Восстановительная активность уменьшается

Электролиз раствора иодида калия KI (-)Катод K + + I - Анод(+) Восстановление KOH окисление анионов молекул воды: иода: 2H 2 O + 2e - = Н 2 + 2ОН - I - - e - = I 0 ; 2I = I 2 Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса: К(-) 2H 2 O + 2e - = Н 2 + 2ОН - 1 А(+) 2I - - 2e - = I 2 0 ; 1 Суммарно: 2KI + 2H 2 O Н 2 + I 2 + 2KOH электр. ток

Катодные процессы в водных растворах электролитов Электрохимический ряд напряжений металлов Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni Н Cu, Hg, Ag, Pt, Au Восстановление молекул воды: 2H 2 O + 2e - = Н 2 + 2ОН - Оба процесса: 1)Me n+ + ne - = Me 0 2) 2H 2 O + 2e - = Н 2 + 2ОН - Восстановление катиона металла: Me n+ + ne - = Me 0

Электролиз раствора сульфата натрия Na 2 SO 4 (-)Катод 2Na + + SO 4 2- Анод(+) восстановление окисление молекул воды молекул воды 2H 2 O + 2e - = Н 2 + 2ОН - 2H 2 O – 4e - = O 2 + 4H + щелочная среда кислая среда Суммарно: 2H 2 O 2H 2 + O 2 Вывод: электролиз данной соли сводится к разложению воды; соль необходима для увеличения электропроводности, так как чистая вода является очень слабым электролитом. электр. ток

Применение электролиза Электрометаллургия: а) получение активных металлов (K, Na, Ca, Mg, Al и др.) электролизом расплавов природных соединений; б) получение металлов средней активности (Zn, Cd, Co) электролизом растворов их солей. В химической промышленности – получение газов: F 2, Cl 2, H 2, O 2 ; щелочей: NaOH, KOH; пероксида водородаH 2 O 2, тяжелой воды D 2 O и др.химической промышленности Электролитическое рафинирование – очистка металлов (Cu, Pb, Sn и др.) от примесей электролизом с применением активных (растворимых) анодов.рафинирование Гальваностегия – нанесение металлических покрытий на поверхность металлического изделия для защиты от коррозии или придания декоративного вида. Например, оцинковка, хромирование, никелирование и пр.Гальваностегия Гальванопластика – получение металлических копий с различных матриц, а также покрытие неметаллических предметов слоем металлов. Последний процесс (золочение деревянных статуй и ваз) был известен еще в Древнем Египте, но научные основы гальванопластики были заложены русским ученым Б. Якоби в 1838 г.

Итоговое тестирование 1. Расплав какого вещества подвержен электролизу? а – оксид кальция б – парафин в – глюкоза г – азот 2. Что следует подвергнуть электролизу для получения хлора? а – хлорную воду б – раствор хлората калия в – расплав хлорида калия г – хлор электролизом не получают 3. Цвет лакмуса в околокатодном пространстве при электролизе раствора бромида натрия а – малиновый б – фиолетовый в – красный г – синий 4. Какое вещество нельзя получить при электролизе раствора поваренной соли? а – Na б – H 2 в – Cl 2 г – NaOH 5. При электролизе раствора сульфата цинка с инертными электродами на аноде выделяется а – Zn б – O 2 в – H 2 г – SO 2 6. При электролизе раствора нитрата меди(II) с медными электродами на аноде будет происходить а – выделение NO 2 б – выделение меди в – выделение O 2 г – растворение анода

Итоговое тестирование 7. Расставьте анионы в порядке уменьшения их восстановительной активности. Ответ запишите в виде последовательности букв. А – Cl- Б – F- В – I- Г – OH- 8. Вставьте в предложение пропущенные слова: «При никелировании предмет, на который наносят слой никеля, надо соединять с... полюсом батареи, чтобы он выступал в качестве... ».

Электролиз раствора поваренной соли

Электролитическое рафинирование (очистка) меди. Неочищенная медь, которая является анодом, растворяется, т. е. переходит в раствор соли меди в виде ионов. Энергия электрического тока расходуется на перенос этих ионов к катоду, их восстановление и осаждение чистой меди (степень чистоты – 99,95%). Примеси (Ag, Au и другие благородные металлы), которые имеют больший стандартный электродный потенциал, не окисляются, а выпадают в осадок на дне ванны, тем самым окупая расходы на проведение рафинирования меди. Данный процесс – одно их старейших электрохимических производств. Впервые этот метод был применен в России в 1847 г.

Гальваностегия