ЭЛЕКТРОЛИЗ презентация

ЭЛЕКТРОЛИЗ Романова Вероника Олеговна учитель химии,к.х.н

План

Алгоритмы написания реакций электролиза 1. Записать уравнение электролитической диссоциации вещества, подвергаемого электролизу. 2. Записать уравнения процессов на катоде и аноде в ионном виде полуреакций. 3. Установить наименьшее общее кратное для чисел электронов в реакциях на катоде и аноде и определить коэффициенты, на которые множат соответствующие ионы. 4. Записать суммарное уравнение электролиза в молекулярном виде. Над стрелкой обязательно надо написать слово «электролиз». Примечания: Если на электродах идут параллельные процессы, то суммарное уравнение электролиза не записывают, а записывают два уравнения, соответствующие параллельным реакциям электролиза. Суммарное уравнение электролиза не записывают, если растворимы анод изготовлен из металла, соль которого подвергается электролизу.

Процессы электролиза в расплавах и водных растворах электролитов имеют существенные различия

В расплавах в ОВР на электродах принимают участие только ионы самого электролита. На катоде катионы металлов превращаются в атомы соответствующих металлов. На аноде бескислородные анионы окисляются до простого вещества, а кислородсодержащие ионы выделяют молекулу О2↑и превращаются в один из оксидов .

Электролиз расплава сульфата натрия

Электролиз расплава щёлочи

Анодные процессы

Если анод растворимый (активный), анионы не окисляются. Окисляется анод: Ме0 - nе-→Men+. Катионы металла переходят в раствор. Масса анода уменьшается.

Процесс на катоде зависит только от положения металла в электрохимическом ряду активности металлов: Если металл в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит до алюминия включительно металл не восстанавливается, в восстанавливается водород воды: 2H2O + 2е- = Н2↑ + 2ОН-; Если металл в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит между алюминием и водородом , то идут 2 параллельных процесса -восстановление водорода из воды и металла; Если металл в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит после водорода, то только его катион восстанавливается в растворе, т.е. восстановление идет в порядке, обратному расположению ионов в электрохимическом ряду напряжений металлов.

Li+ K+ Ва2+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+

Cu2+ Ag+ Hg2+ Pt2+ Au3+

Электролиз раствора бромида меди (II)

Mn2+ Zn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ Fe3+

Применение электролиза

2. Для очистки металлов

3. Для получения химических веществ

Открытие фтора (в 1866 г. французским химиком Анри Муассаном)

Примеры гальваностегии

5. Гальванопластика - получение металлических копий изделий методом электролиза

Электрофорез

Законы Фарадея

  Задачи на электролиз Задача 1. 200 г 25%-ного раствора сульфата меди подвергли электролизу с инертными электродами, после чего массовая доля соли в растворе снизилась до 20%. Найдите массы веществ, выделившихся на катоде и на аноде. Решение 1. Записывается уравнение реакции, протекающее при электролизе р-ра CuSO4: 2CuSO4+H2O→2Cu+O2↑+2H2SO4 2. Масса сульфата меди в исходном растворе: m исх.(CuSO4)= m (р-ра ) ∙ω= 200∙0,25=50(г); Количество вещества СuSO4, подвергшегося электролизу, обозначается x моль. Тогда масса прореагировавшего сульфата меди будет равна: m(прор) (CuSO4)=n(CuSO4) ∙ М(CuSO4)=160x (г); Масса оставшегося в растворе сульфата меди: m(ост) (CuSO4)=m(исх) (CuSO4)-m(прореаг) (CuSO4)=50-160x 3. Масса р-ра после электролиза уменьшилась за счет выделившейся на катоде Cu и массы выделившегося на аноде O2. Согласно уравнению реакции: n (Cu)= n(прореаг) (CuSO4)= x→ m(Cu)=64x(г); n (O2)= n(прореаг) (CuSO4)/2=0,5х→m(O2)=0,5x∙32=16x(г). Масса раствора после электролиза будет равна: m ост.(раствора)= mисх (р-раCuSO4 )- m(Cu)-m(O2)= 200-64x-16x=200-80x(г); 4. Рассчитываются количества n и m веществ, выделяющихся на электродах. По условию задачи ω(CuSO4)в оставшемся растворе равна 20% или 0,2: ω2(CuSO4)=m(ост)(CuSO4)/ m(ост) (CuSO4)=(50-160х)/(200-80х) или 0,2=(50-160х)/(200-80х)→х=0,07(моль); n (Cu)=0,07 моль→m(Cu)=64∙0,07=4,48(г); n(O2)=0,035моль→m(O2)=32∙0,035=1,12(г). Ответ: m(Cu) = 4,48 г, m(O2) = 1,12 г.

Задача 2. Задача 2. При электролизе водного раствора калиевой соли одноосновной карбоновой кислоты на аноде выделилось твердое вещество, содержащее 93,5 углерода и газ. Назовите неизвестную соль. Решение. 1.Уравнение электролиза: 2R-COOК+2H2O=2КOH+H2↑+ CО2↑ + R- R 2. На аноде выделяется СО2 и СхНу. Найдем массу водорода. Пусть выделилось 100г СхНу: m (Н)=100г-93,5г=6,5г. 3.Найдем соотношение n(С): n(Н): n(Н)=93,5/12: n(Н): 6,5/1=7,79:6,5=1,2:1=12:10; соотношение в одном радикале: 6 : 5→ МФ ( R) –C6H5 4. Определим формулу соли: С6Н5СООК Ответ: бензоат калия. Задача 3. При электролизе 15,8 г расплава некоторого соединения на аноде выделилось 2 г водорода. Какое соединение было взято? Решение 1.Выделение Н2 на аноде означает, что с.о. водорода в соединении -1, т.е. входил в состав гидрида металла. 15,8г 2г 2.Уравнение электролиза расплава:2МеНх=2Ме+хН2↑ 2(Аr+x)г 2xг 3. Составим пропорцию: 15,8/2(Аr+x)=2/2x→Ar=6,9x; х может принимать значения1,2 или 3. При х=1 Аr=6,9; при x=2 Ar= 13,8; при x=3 Ar=20,7. Металлов с атомными массами 13,8 и 20,7 не существует. Ответ:LiH

Задача 4. При полном электролизе водного раствора сульфата никеля на катоде выделилось 58,7 г металла. Каков объем газа, выделившегося при этом на аноде (н.у.? Какова массовая доля полученной кислоты, если её объем равен 332,2 мл, а плотность 1,18? Задача 4. При полном электролизе водного раствора сульфата никеля на катоде выделилось 58,7 г металла. Каков объем газа, выделившегося при этом на аноде (н.у.? Какова массовая доля полученной кислоты, если её объем равен 332,2 мл, а плотность 1,18? Решение 58,7г х моль у моль 1.Уравнение электролиза: 2NiSO4+2H2O=2Ni + О2↑ + 2H2SO4 2моль 1 моль 2 моль 2. Найдем количество вещества никеля: n(Ni) = m/M=58,7г/58,7г/моль=1 моль. 3. Из мольного соотношения веществ по уравнению реакции х=0,5 моль, а у=1 моль. 4. Найдем объем кислорода : V(O2)=Vm∙n=22,4л/моль∙0,5 моль=11,2л. 5. Найдем массу H2SO4 : m=M∙n=98г/моль∙1моль=98г. 6. Масса раствора H2SO4 =V∙ρ =332,2мл∙1,18г/мл=392г. 7. Найдем массовую долю серной кислоты в растворе: ω = mв-ва/ mр-ра=9,8г/392г∙100%= 25%. Ответ: 25%

Литература 1. Аркавенко Л.Н., Белоусова О.А. Словарь – справочник по химии для школьников. – Екатеринбург: У- Фактория, 2003. 2. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Химия. Пособие для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М.: Дрофа, 2005. 3. Кудрявцев А.А. Составление химических уравнений. М.: Высшая школа. 1991. 4. Фримантл М. Химия в действии: В 2 ч. – М.: Мир, 1991. 5. Егоров А., Шацкая К., Иванченко Н., Слабченко И., Дионисьев В. Общая и неорганическая химия. Учебное пособие для учащихся медицинских лицеев, медико-биологических классов и классов с углубленным изучением химии. – Ростов-на-Дону: Феникс. 1997. с. 374. 6. http://school-cokkection.edu.ru. 7. http://www.alhimik.ru/abitur/abit4.html.