Презентация по темеЭлектролиз. Электролиз. Электролиз Цель урока
 Скачать 1.16 Mb.
|
ЭлектролизЦель урока:Изучить сущность процесса электролиза и выяснить области его применения. ЭлектролизЭлектролиз - окислительно – восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или водный раствор электролита. Схема электролизераВосстановление Окисление Катод (-) Анод (+) Электроды Электроды: анод –положительный электрод катод - отрицательный электрод Мнемоническое правилоДля запоминания катодных и анодных процессов в электрохимии существует следующее мнемоническое правило: У анода анионы окисляются. На катоде катионы восстанавливаются. В первой строке все слова начинаются с гласной буквы, во второй — с согласной. Электролиз расплавов солей Электролиз расплава бескислородной соли: На катоде всегда восстанавливается металл: Me n+ +ne— = Me0 На аноде окисляется бескислородный анион: A n- — ne— = A0 Электролиз расплава KIKI → K+ + I− Катод (−) К+ +1e → К0 Анод (+) 2I− -2e → I20 электролиз 2KI → 2K + I2 Электролиз раствора KIЭлектролиз расплава кислородсодержащей соли (элемент аниона не в высшей степени окисления): На катоде всегда восстанавливается металл: Me n+ +ne— = Me0 На аноде будет окисляться элемент аниона: SO3 2- — 2e— = SO3 Например, электролиз расплава сульфита натрия: Na2SO3 = 2Na + SO3 S в сульфите имеет степень окисления +4, при электролизе она окисляется до +6 — SO3 Электролиз расплава кислородсодержащей соли (элемент аниона в высшей степени окисления): На катоде все без изменений На аноде — т.к. элемент уже в высшей степени окисления, то окисляться будет кислород: 2CO3-2 — 4e—= 2CO2 + O2 Например, электролиз расплава карбоната натрия: 2Na2CO3 = 4Na + 2CO2+ O2 В случае кислотного остатка карбоновой кислоты на аноде идет процесс: 2RCOO− − 2e− = R-R + 2CO2 Электролиз расплавов оксидов На катоде идет восстановление: Me n+ + ne— = Me0, т.е. на катоде выделяется металл. На аноде окисляется кислород: O-2 -2e— = O2 Возьмем для примера электролиз расплава оксида калия: 2K2O -> 4K + O2 Электролиз расплавов оснований На катоде традиционно восстанавливается металл: Me n+ +ne— = Me0 На аноде будет окисляться кислород в составе гидроксид-группы: 4OH− −4e =2H2O + O2 Электролиз водных растворовПри электролизе водных растворов, кроме ионов электролита, присутствуют молекулы воды и ионы Н+ и ОН- - продукты диссоциации воды. Катодные процессы. Последовательность разрядки катионов на катоде зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений. Катионы металлов от лития до алюминия (включительно), не восстанавливаются на катоде, вместо них восстанавливаются молекулы воды, катионы металлов остаются в растворе. 2Н2О +2е = Н2 + 2ОН- Катодные процессы Катионы металлов от алюминия до водорода восстанавливаются на катоде одновременно с молекулами воды. Меn+ +ne = Me0 2Н2О +2е = Н2 + 2ОН- Катодные процессы Катодные процессыКатионы металлов, расположенные после водорода в электрохимическом напряжении металлов после водорода полностью восстанавливаются на катоде. Меn+ +ne = Me0 Если водный раствор содержит катионы различных металлов, то при электролизе восстановление их на катоде происходит в порядке уменьшения их химической активности. При электролизе растворов кислот на катоде восстанавливаются катионы водорода. 2Н+ + 2е = Н2 Катодные процессы Анодные процессы
Какие процессы происходят с ионами на катоде и аноде?Катод (−) Н2О + 2е → Н2 + 2ОН− *1 Анод (+) 2I− -2e → I20 *1 электролиз 2Н2О + 2I− → Н2 + 2ОН− + I2 электролиз 2Н2О + 2КI → Н2 + 2КОН + I2 Схема электролиза раствора сульфата меди (II)электр. ток CuSO4 (-)Катод Cu2+ + SO42- Анод(+) Восстановление ионов меди: окисление H2SO4 2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+ Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса: К(-) А(+) Cu2+ + 2е- = Сu0 2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+ 2 1 Суммарно: 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 Cu2+ + 2е- = Сu0 Применение электролизаЭлектрометаллургия Получение газов, металлов, щелочей, кислот Рафинирование металлов Гальваностегия Гальванопластика 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: F2, Cl2, H2, O2; щелочей: NaOH, KOH; пероксида водородаH2O2, тяжелой воды D2O и др. Электролиз расплава хлорида натрия Электролитическое рафинирование – очистка металлов (Cu, Pb, Sn и др.) от примесей электролизом с применением активных (растворимых) анодов Очистка меди Гальваностегия – нанесение металлических покрытий на поверхность металлического изделия для защиты от коррозии или придания декоративного вида. Например, оцинковка, хромирование, никелирование и пр. 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 Пример задания из ЕГЭ на электролизУстановите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора
|