Завдання по темі електроліз. Електроліз розплавів і розчинів

Електроліз розплавів і розчинів (солей, лугів)

Якщо в розчин або розплав електроліту опустити електроди і пропустити постійний електричний струм, то іони будуть рухатися направлено: катіони до катода (негативно зарядженого електроду), аніони до анода (позитивно зарядженого електроду).

На катоді катіони приймають електрони і відновлюються, на аноді аніони віддають електрони і окислюються. Цей процес називають електролізом.

Електроліз - це окислювально-відновний процес, що протікає на електродах при проходженні електричного струму через розплав або розчин електроліту.

Електроліз розплавлених солей

Розглянемо процес електролізу розплаву хлориду натрію. У розплаві йде процес термічної дисоціації:

$ NaCl → Na ^ (+) + Cl ^ (-). $

Під дією електричного струму катіони $ Na ^ (+) $ рухаються до катода і приймають від нього електрони:

$ Na ^ (+) + ē → (Na) ↖ (0) $ (відновлення).

Аніони $ Cl ^ (-) $ рухаються до анода і віддають електрони:

$ 2Cl ^ (-) - 2ē → (Cl_2) ↖ (0) $ (окислення).

Сумарне рівняння процесів:

$ Na ^ (+) + ē → (Na) ↖ (0) | 2 $

$ 2Cl ^ (-) - 2ē → (Cl_2) ↖ (0) | 1 $

$ 2Na ^ (+) + 2Cl ^ (-) \u003d 2 (Na) ↖ (0) + (Cl_2) ↖ (0) $

$ 2NaCl (→) ↖ (\\ text "електроліз") 2Na + Cl_2 $

На катоді утворюється металевий натрій, на аноді - газоподібний хлор.

Головне, що ви повинні пам'ятати: в процесі електролізу за рахунок електричної енергії здійснюється хімічна реакція, Яка самовільно йти не може.

Електроліз водних розчинів електролітів

Більш складний випадок - електроліз розчинів електролітів.

У розчині солі, крім іонів металу і кислотного залишку, присутні молекули води. Тому при розгляді процесів на електродах необхідно враховувати їх участь в електролізі.

Для визначення продуктів електролізу водних розчинів електролітів існують такі правила:

1. Процес на катоді залежить не від матеріалу, з якого зроблений катод, а від положення металу (катіона електроліту) в електрохімічному ряду напружень, при цьому якщо:

1.1. Катіон електроліту розташований в ряду напруг на початку ряду по $ Al $ включно, то на катоді йде процес відновлення води (виділяється водень $ Н_2 $). Катіони металу не відновлюються, вони залишаються в розчині.

1.2. Катіон електроліту знаходиться в ряду напруг між алюмінієм і воднем, то на катоді відновлюються одночасно і іони металу, і молекули води.

1.3. Катіон електроліту знаходиться в ряду напруг після водню, то на катоді відновлюються катіони металу.

1.4. У розчині містяться катіони різних металів, То спочатку відновлюється катіон металу, що стоїть в ряду напруг правіше.

катодні процеси

2. Процес на анодізалежить від матеріалу анода і від природи аніону.

анодні процеси

2.1. якщо анод розчиняється (Залізо, цинк, мідь, срібло і всі метали, які окислюються в процесі електролізу), то окислюється метал анода, не дивлячись на природу аниона.

2.2. якщо анод розчиняється (Його називають інертним - графіт, золото, платина), то:

а) при електролізі розчинів солей безкисневих кислот (крім фторидів) На аноді йде процес окислення аніону;

б) при електролізі розчинів солей кисневмісних кислот і фторидів на аноді йде процес окислення води (виділяється $ О_2 $). Аніони, що не окислюється, вони залишаються в розчині;

в) аніони по їх здатності окислюватися розташовуються в наступному порядку:

Спробуємо застосувати ці правила в конкретних ситуаціях.

Розглянемо електроліз розчину хлориду натрію в разі, якщо анод нерозчинний і якщо анод розчинний.

1) Анод нерозчинний (Наприклад, графітовий).

У розчині йде процес електролітичноїдисоціації:

Сумарне рівняння:

$ 2H_2O + 2Cl ^ (-) \u003d H_2 + Cl_2 + 2OH ^ (-) $.

З огляду на присутність іонів $ Na ^ (+) $ в розчині, складаємо молекулярне рівняння:

2) Анод розчинний (Наприклад, мідний):

$ NaCl \u003d Na ^ (+) + Cl ^ (-) $.

Якщо анод розчинний, то метал анода буде окислюватися:

$ Cu ^ (0) -2ē \u003d Cu ^ (2 +) $.

Катіони $ Cu ^ (2 +) $ в ряді напруг стоять після ($ Н ^ (+) $), завдяки чому вони і будуть відновлюватися на катоді.

Концентрація $ NaCl $ в розчині не змінюється.

Розглянемо електроліз розчину сульфату міді (II) на нерозчинному аноді:

$ Cu ^ (2 +) + 2ē \u003d Cu ^ (0) | 2 $

$ 2H_2O-4ē \u003d O_2 + 4H ^ (+) | 1 $

Сумарне іонне рівняння:

$ 2Cu ^ (2 +) + 2H_2O \u003d 2Cu ^ (0) + O_2 + 4H ^ (+) $

Сумарне молекулярне рівняння з урахуванням присутності аніонів $ SO_4 ^ (2 -) $ в розчині:

Розглянемо електроліз розчину гідроксиду калію на нерозчинному аноді:

$ 2H_2O + 2ē \u003d H_2 + 2OH ^ (-) | 2 $

$ 4OH ^ (-) - 4ē \u003d O_2 + 2H_2O | 1 $

Сумарне іонне рівняння:

$ 4H_2O + 4OH ^ (-) \u003d 2H_2 + 4OH ^ (-) + O_2 + 2H_2O $

Сумарне молекулярне рівняння:

$ 2H_2O (→) ↖ (\\ text "електроліз") 2H_2 + O_2 $

В даному випадку, виявляється, йде тільки електроліз води. Аналогічний результат отримаємо і в разі електролізу розчинів $ H_2SO_4, NaNO_3, K_2SO_4 $ і ін.

Електроліз розплавів і розчинів речовин широко використовується в промисловості:

Для отримання металів (алюміній, магній, натрій, кадмій отримують тільки електролізом).
Для отримання водню, галогенів, лугів.
Для очищення металів - рафінування (очищення міді, нікелю, свинцю проводять електрохімічним методом).
Для захисту металів від корозії (хрому, нікелю, міді, срібла, золота) - гальваностегія.
Для отримання металевих копій, пластинок - гальванопластика.

Що таке електроліз? Для більш простого розуміння відповіді на це питання давайте уявимо собі будь-яке джерело постійного струму. У кожного джерела постійного струму завжди можна знайти позитивний і негативний полюс:

Подсоединим до нього дві хімічно стійких електропровідних пластини, які назвемо електродами. Пластину, приєднаної до позитивного полюса назвемо анодом, а до негативного катодом:

Хлорид натрію є електролітом, при його розплавлення відбувається дисоціація на катіони натрію і хлорид-іони:

NaCl \u003d Na + + Cl -

Очевидно, що заряджені негативно аніони хлору попрямують до позитивно зарядженого електроду - аноду, а позитивно заряджені катіони Na \u200b\u200b+ попрямують до негативно зарядженого електроду - катода. В результаті цього і катіони Na \u200b\u200b+ і аніони Cl - розрядяться, тобто стануть нейтральними атомами. Розрядка відбувається за допомогою придбання електронів в разі іонів Na + і втрати електронів в разі іонів Cl -. Тобто на катоді протікає процес:

Na + + 1e - \u003d Na 0,

А на аноді:

Cl - - 1e - \u003d Cl

Оскільки кожен атом хлору має по неспарених електронів, одиночне існування їх невигідно і атоми хлору об'єднуються в молекулу з двох атомів хлору:

Сl ∙ + ∙ Cl \u003d Cl 2

Таким чином, сумарно, процес, що протікає на аноді, правильніше записати так:

2Cl - - 2e - \u003d Cl 2

Тобто ми маємо:

Катод: Na + + 1e - \u003d Na 0

Анод: 2Cl - - 2e - \u003d Cl 2

Підіб'ємо електронний баланс:

Na + + 1e - \u003d Na 0 | ∙ 2

2Cl - - 2e - \u003d Cl 2 | ∙ 1<

Складемо ліві і праві частини обох рівнянь напівреакцій, Отримаємо:

2Na + + 2e - + 2Cl - - 2e - \u003d 2Na 0 + Cl 2

Скоротимо два електрона аналогічно тому, як це робиться в алгебрі отримаємо іонну рівняння електролізу:

2NaCl (ж.) \u003d\u003e 2Na + Cl 2

Розглянутий вище випадок є з теоретичної точки зору найбільш простим, оскільки в розплаві хлориду натрію з позитивно заряджених іонів були тільки іони натрію, а з негативних - тільки аніони хлору.

Іншими словами, ні у катіонів Na +, ні у аніонів Cl - не було «конкурентів» за катод і анод.

А, що буде, наприклад, якщо замість розплаву хлориду натрію ток пропустити через його водний розчин? Дисоціація хлориду натрію спостерігається і в цьому випадку, але стає неможливим освіту металевого натрію у водному розчині. Адже ми знаємо, що натрій - представник лужних металів - вкрай активний метал, що реагує з водою дуже бурхливо. Якщо натрій не здатний відновитися в таких умовах, що ж тоді буде відновлюватися на катоді?

Давайте згадаємо будова молекули води. Вона являє собою диполь, тобто у неї є негативний і позитивний полюси:

Саме завдяки цій властивості, вона здатна «обліплювати» як поверхня катода, так і поверхню анода:

При цьому можуть відбуватися процеси:

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +

Таким чином, виходить, що якщо ми розглянемо розчин будь-якого електроліту, то ми побачимо, що катіони і аніони, що утворюються при дисоціації електроліту, конкурують з молекулами води за відновлення на катоді і окислення на аноді.

Так які ж процеси будуть відбуватися на катоді і на аноді? Розрядка іонів, що утворилися при дисоціації електроліту або окислення / відновлення молекул води? Або, можливо, будуть відбуватися всі зазначені процеси одночасно?

Залежно від типу електроліту під час електролізу його водного розчину можливі найрізноманітніші ситуації. Наприклад, катіони лужних, лужноземельних металів, алюмінію і магнію просто не здатні відновитися у водному середовищі, так як при їх відновленні повинні були б виходити відповідно лужні, лужноземельні метали, алюміній або магній тобто метали, що реагують з водою.

В такому випадку є можливим тільки відновлення молекул води на катоді.

Запам'ятати то, який процес буде протікати на катоді при електролізі розчину будь-якого електроліту можна, дотримуючись таких принципів:

1) Якщо електроліт складається з катіона металу, який у вільному стані в звичайних умовах реагує з водою, на катоді йде процес:

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

Це стосується металів, що знаходяться на початку ряду активності по Al включно.

2) Якщо електроліт складається з катіона металу, який у вільному вигляді не реагує з водою, але реагує з кислотами неокислителях, йдуть відразу два процеси, як відновлення катіонів металу, так і молекул води:

Me n + + ne \u003d Me 0

До таких металів відносяться метали, що знаходяться між Al і Н в ряду активності.

3) Якщо електроліт складається з катіонів водню (кислота) або катіонів металів, які не реагують з кислотами неокислителях - відновлюються тільки катіони електроліту:

2Н + + 2е - \u003d Н 2 - в разі кислоти

Me n + + ne \u003d Me 0 - у разі солі

На аноді тим часом ситуація наступна:

1) Якщо електроліт містить аніони безкисневих кислотних залишків (крім F -), то на аноді йде процес їх окислення, молекули води не окислюються. наприклад:

2Сl - - 2e \u003d Cl 2

S 2 - 2e \u003d S o

Фторид-іони, що не окислюється на аноді оскільки фтор не здатний утворитися в водному розчині (реагує з водою)

2) Якщо до складу електроліту входять гідроксид-іони (луга) вони окислюються замість молекул води:

4ОН - - 4-е - \u003d 2H 2 O + O 2

3) У випадку того, якщо електроліт містить кисневмісний кислотний залишок (крім залишків органічних кислот) або фторид-іон (F -) на аноді йде процес окислення молекул води:

2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +

4) У разі кислотного залишку карбонової кислоти на аноді йде процес:

2RCOO - - 2e - \u003d R-R + 2CO 2

Давайте потренуємося записувати рівняння електролізу для різних ситуацій:

приклад №1

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі розплаву хлориду цинку, а також загальне рівняння електролізу.

Рішення

При розплавленні хлориду цинку відбувається його дисоціація:

ZnCl 2 \u003d Zn 2+ + 2Cl -

Далі слід звернути увагу на те, що електролізу піддається саме розплав хлориду цинку, а не водний розчин. Іншими словами, без варіантів, на катоді може відбуватися тільки відновлення катіонів цинку, а на аноді окислення хлорид-іонів тому відсутні молекули води:

Катод: Zn 2+ + 2e - \u003d Zn 0 | ∙ 1

Анод: 2Cl - - 2e - \u003d Cl 2 | ∙ 1

ZnCl 2 \u003d Zn + Cl 2

приклад №2

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину хлориду цинку, а також загальне рівняння електролізу.

Так як в даному випадку, електролізу піддається водний розчин, то в електролізі, теоретично, можуть брати участь молекули води. Так як цинк розташований в ряду активності між Al і Н то це означає, що на катоді буде відбуватися як відновлення катіонів цинку, так і молекул води.

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

Zn 2+ + 2e - \u003d Zn 0

Хлорид-іон є кислотним залишком безкисневому кислоти HCl, тому в конкуренції за окислення на аноді хлорид-іони «виграють» у молекул води:

2Cl - - 2e - \u003d Cl 2

В даному конкретному випадку не можна записати сумарне рівняння електролізу, оскільки невідомо співвідношення між виділяються на катоді воднем і цинком.

приклад №3

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину нітрату міді, а також загальне рівняння електролізу.

Нітрат міді в розчині знаходиться в продіссоціірованном стані:

Cu (NO 3) 2 \u003d Cu 2+ + 2NO 3 -

Мідь знаходиться в ряду активності правіше водню, тобто на катоді відновлюватися будуть катіони міді:

Cu 2+ + 2e - \u003d Cu 0

Нітрат-іон NO 3 - - кисневмісний кислотний залишок, це означає, що в окисленні на аноді нітрат іони «програють» в конкуренції молекулам води:

2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +

Таким чином:

Катод: Cu 2+ + 2e - \u003d Cu 0 | ∙ 2

2Cu 2+ + 2H 2 O \u003d 2Cu 0 + O 2 + 4H +

Отримане в результаті складання рівняння є іонним рівнянням електролізу. Щоб отримати повне молекулярне рівняння електролізу потрібно додати по 4 нітрат іона в ліву і праву частину отриманого іонного рівняння як противоионов. Тоді ми отримаємо:

2Cu (NO 3) 2 + 2H 2 O \u003d 2Cu 0 + O 2 + 4HNO 3

приклад №4

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину ацетату калію, а також загальне рівняння електролізу.

Рішення:

Ацетат калію у водному розчині дисоціює на катіони калію і ацетат-іони:

СН 3 СООК \u003d СН 3 СОО - + К +

калій є лужним металом, Тобто знаходиться в ряду електрохімічному ряду напружень на самому початку. Це означає, що його катіони не здатні розряджатися на катоді. Замість них відновлюватися будуть молекули води:

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

Як вже було сказано вище, кислотні залишки карбонових кислот «Виграють» в конкуренції за окислення у молекул води на аноді:

2СН 3 СОО - - 2e - \u003d CH 3 -CH 3 + 2CO 2

Таким чином, підвівши електронний баланс і склавши два рівняння напівреакцій на катоді і аноді отримуємо:

Катод: 2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2 | ∙ 1

Анод: 2СН 3 СОО - - 2e - \u003d CH 3 -CH 3 + 2CO 2 | ∙ 1

2H 2 O + 2СН 3 СОО - \u003d 2OH - + Н 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

Ми отримали повне рівняння електролізу в іонному вигляді. Додавши по два іона калію в ліву і праву частину рівняння і склавши з противоионами ми отримуємо повне рівняння електролізу в молекулярному вигляді:

2H 2 O + 2СН 3 Сооk \u003d 2KOH + Н 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

приклад №5

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину сірчаної кислоти, а також загальне рівняння електролізу.

Сірчана кислота дисоціює на катіони водню і сульфат-іони:

H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-

На катоді буде відбуватися відновлення катіонів водню H +, а на аноді окислення молекул води, оскільки сульфат-іони є кислородсодержащими кислотними залишками:

Катод: 2Н + + 2e - \u003d H 2 | ∙ 2

Анод: 2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H + | ∙ 1

4Н + + 2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 + 4H +

Скоротивши іони водню в лівій і правій і лівій частині рівняння отримаємо рівняння електролізу водного розчину сірчаної кислоти:

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2

Як можна бачити, електроліз водного розчину сірчаної кислоти зводиться до електролізу води.

приклад №6

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину гідроксиду натрію, а також загальне рівняння електролізу.

Дисоціація гідроксиду натрію:

NaOH \u003d Na + + OH -

На катоді будуть відновлюватися тільки молекули води, так як натрій - високоактивний метал, на аноді тільки гідроксид-іони:

Катод: 2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2 | ∙ 2

Анод: 4OH - - 4e - \u003d O 2 + 2H 2 O | ∙ \u200b\u200b1

4H 2 O + 4OH - \u003d 4OH - + 2H 2 + O 2 + 2H 2 O

Скоротимо дві молекули води зліва і справа і 4 гідроксид-іона і приходимо до того, що, як і в разі сірчаної кислоти електроліз водного розчину гідроксиду натрію зводиться до електролізу води.

Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно в ознайомлювальних цілях і може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, будь ласка, завантажте повну версію.

результати ЄДІ показують, що завдання по темі "Електроліз" для випускників залишаються складними. В шкільній програмі на вивчення цієї теми відводиться недостатня кількість годин. Тому при підготовці школярів до ЄДІ необхідно вивчити це питання дуже докладно. Знання основ електрохімії допоможе випускнику успішно скласти іспит і продовжити навчання у вищому навчальному заведеніі.Для вивчення теми "Електроліз" на достатньому рівні необхідно провести підготовчу роботу з випускниками, що здають ЄДІ: - розглянути визначення основних понять в темі "Електроліз"; - аналізу процесу електролізу розплавів і розчинів електролітів; - закріпити правила відновлення катіонів на катоді і окислення аніонів на аноді (роль молекул води під час електролізу розчинів); - формування умінь складати рівняння процесу електролізу (катодний і анодний процеси); - навчити учнів виконувати типові завдання базового рівня (Завдання), підвищеного і високого рівня складності. електроліз - окислювально-відновний процес, що протікає в розчинах і розплавах електролітів при проходженні постійного електричного струму. У розчині або розплаві електроліту відбувається його дисоціація на іони. При включенні електричного струму іони набувають спрямований рух і на поверхні електродів можуть відбуватися окислювально-відновні процеси. анод - позитивний електрод, на ньому йдуть процеси окислення.

Катод - анод, на ньому йдуть процеси відновлення.

електроліз розплавів застосовується для отримання активних металів, розташованих в ряду напруг до алюмінію (включно).

Електроліз розплаву хлориду натрію

К (-) Na + + 1e -\u003e Na 0

A (+) 2Cl - - 2e -\u003e Cl 2 0

2NaCl (ел.ток) -\u003e 2Na + Cl 2 (тільки при електролізі розплаву).

Алюміній отримують електролізом розчину оксиду алюмінію в розплавленому кріоліті (Na 3 AlF 6).

2Al 2 O 3 (ел.ток) -\u003e 4Al + 3O 2

K (-) Al 3+ + 3e~ -\u003e Al

A (+) 2O 2~ -2e~ -\u003e O 2

Електроліз розплаву гідроксиду калію.

KOH-\u003e K + + OH~

К (-) K + + 1e -\u003e K 0

A (+) 4OH - - 4e -\u003e O 2 0 + 2Н 2 О

4KOH (ел.ток) -\u003e 4K 0 + O 2 0 + 2Н 2 О

Електроліз водних розчинів протікає складніше, так як на електродах в цьому випадку можуть відновлюватися або окислюватися молекули води.

Електроліз водних розчинів солей складніший через можливої \u200b\u200bучасті в електродних процесах молекул води на катоді і на аноді.

Правила електролізу у водних розчинах.

На катоді:

1. Катіони, розташовані в ряду напруг металів від літію до алюмінію (включно), а також катіони NН 4 + не відновлюються, замість них відновлюються молекули води:

2Н 2 О + 2е-> Н 2 + 2ОН -

2. Катіони, розташовані в ряді напруг після алюмінію до водню, можуть відновлюватися разом з молекулами води:

2Н 2 О + 2е-> Н 2 + 2ОН -

Zn 2+ + 2e-> Zn 0

3. Катіони, розташовані в ряді напруг після водню, повністю відновлюються: Аg + + 1е-> Аg 0

4. У розчинах кислот відновлюються іони водню: 2Н + + 2е-> Н 2

На аноді:

1. кисневмісних аніони і F - - Чи не окислюються, замість них окислюються молекули води:

2Н 2 О - 4е-> О 2 + 4Н +

2.Аніони сірки, йоду, брому, хлору (в цій послідовності) окислюються до простих речовин:

2Сl - - 2е-> Сl 2 0 S 2 - 2е-> S 0

3. У розчинах лугів окислюються гідроксид-іони:

4ОН - - 4е-> О 2 + 2Н 2 О

4. У розчинах солей карбонових кислот окислюються аніони:

2 R - СОО - - 2е-> R - R + 2СО 2

5. При використанні розчинних анодів електрони в зовнішній ланцюг посилає сам анод за рахунок окислення атомів металу, з якого зроблений анод:

Сu 0 - 2е-> Сu 2+

Приклади процесів електролізу у водних розчинах електролітів

Приклад 1.K 2 SO 4 -\u003e 2K + + SO 4 2-

K (-) 2H 2 O + 2e~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2H 2 O - 4e~ -\u003e O 2 + 4H +

Загальне рівняння електролізу: 2H 2 O (ел.ток) -\u003e 2 H 2 + O 2

Приклад 2. NaCl -\u003e Na + + Cl~

K (-) 2H 2 O + 2e~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2Cl - - 2e -\u003e Cl 2 0

2NaCl + 2H 2 O (ел.ток) -\u003e H 2 + 2NaOH + Cl 2

Приклад 3. Cu SO 4 -\u003e Cu 2+ + SO 4 2-

K (-) Cu 2 + 2e~ -\u003e Cu

A (+) 2H 2 O - 4e~ -\u003e O 2 + 4H +

Загальне рівняння електролізу: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O (ел. Струм) -\u003e 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

Приклад 4. CH 3 COONa-\u003e CH 3 COO~ + Na +

K (-) 2H 2 O + 2e~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2CH 3 COO~- 2e~ -\u003e C 2 H 6 + 2CO 2

Загальне рівняння електролізу:

CH 3 COONa + 2H 2 O (ел.ток) -\u003e H 2 + 2NaHCO 3 + C 2 H 6

Завдання базового рівня складності

Тест по темі "Електроліз розплавів і розчинів солей. Ряд напруг металів ".

1. Луг - один з продуктів електролізу в водному розчині:

1) KCI 2) CuSO 4 3) FeCI 2 4) AgNO 3

2. При електролізі водного розчину нітрату калію на аноді виділяється: 1) О 22) NO 2 3) N 2 4) Н 23. Водень утворюється при електролізі водного розчину: 1) CaCI 2 2) CuSO 4 3) Hg (NO 3) 2 4) AgNO 34. Реакція можлива між: 1) Ag і K 2 SO 4 (р-р) 2) Zn і KCI (р-р) 3) Mg і SnCI 2(Р-р) 4) Ag і CuSO 4 (р-р) 5. При електролізі розчину йодиду натрію у катода забарвлення лакмусу в розчині: 1) червона 2 ) синя 3) фіолетова 4) жёлтая6. При електролізі водного розчину фториду калію на катоді виділяється: 1) водень2) фтороводород 3) фтор 4) кисень

Завдання по темі "Електроліз"

1. Електроліз 400 г 20% -ого розчину кухонної солі був зупинений, коли на катоді виділилося 11,2 л (н.у.) газу. Ступінь розкладання вихідної солі (в%) складає:

1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18

Рішення задачі.Складаємо рівняння реакції електролізу: 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOHm (NaCl) \u003d 400 ∙ 0,2 \u003d 80 г солі було в растворе.ν (H 2) \u003d 11,2 / 22,4 \u003d 0 , 5 моль ν (NaCl) \u003d 0,5 ∙ 2 \u003d 1 мольm (NaCl) \u003d 1 ∙ 58,5 \u003d 58,5 г солі було розкладено під час електроліза.Степень розкладання солі 58,5 / 80 \u003d 0,73 або 73%.

Відповідь: 73% солі розклалося.

2. Провели електроліз 200 г 10% -ого розчину сульфату хрому (III) до повного витрачання солі (на катоді виділяється метал). Маса (в грамах) витраченої води становить:

1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52

Рішення задачі.Складаємо рівняння реакції електролізу: 2Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O → 4Cr + 3O 2 + 6H 2 SO 4m (Cr 2 (SO 4) 3) \u003d 200 ∙ 0,1 \u003d 20гν (Cr 2 (SO 4) 3) \u003d 20/392 \u003d 0,051мольν (H 2 O) \u003d 0,051 ∙ 3 \u003d 0,153 мольm (H 2 O) \u003d 0,153 ∙ 18 \u003d 2,76 г

завдання підвищеного рівня складності В3

1. Установіть відповідність між формулою солі і рівнянням процесу, що протікає на аноді при електролізі її водного розчину.

3. Установіть відповідність між формулою солі і рівнянням процесу, що протікає на катоді при електролізі її водного розчину.

5. Установіть відповідність між назвою речовини та продуктами електролізу його водного розчину.

відповіді: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145 Таким чином, вивчаючи тему електролізу, випускники добре засвоюють цей розділ і показують хороші результати на іспиті. Вивчення матеріалу супроводжується презентацією по даній темі.

Електроліз (грец. Elektron - бурштин + lysis - розкладання) - хімічна реакція, яка відбувається при проходженні постійного струму через електроліт. Це розкладання речовин на їх складові частини під дією електричного струму.

Процес електролізу полягає в переміщенні катіонів (позитивно заряджених іонів) до катода (заряджений негативно), і негативно заряджених іонів (аніонів) до анода (заряджений позитивно).

Отже, аніони і катіони спрямовуються відповідно до анода і катода. Тут і відбувається хімічна реакція. Щоб успішно вирішувати завдання по цій темі і писати реакції, необхідно розділяти процеси на катоді і аноді. Саме так і буде побудована ця стаття.

катод

До катода притягуються катіони - позитивно заряджені іони: Na +, K +, Cu 2+, Fe 3+, Ag + і т.д.

Щоб встановити, яка реакція йде на катоді, перш за все, потрібно визначитися з активністю металу: його положенням в електрохімічному ряді напруг металів.

Якщо на катоді з'явився активний метал (Li, Na, K) то замість нього відновлюються молекули води, з яких виділяється водень. Якщо метал середньої активності (Cr, Fe, Cd) - на катоді виділяється і водень, і сам метал. Малоактивні метали виділяються на катоді в чистому вигляді (Cu, Ag).

Зауважу, що межею між металами активними і середньої активності в ряду напруг вважається алюміній. При електролізі на катоді метали до алюмінію (включно!) Не відновлюються, замість них відновлюються молекули води - виділяється водень.

У разі, якщо на катод надходять іони водню - H + (наприклад при електролізі кислот HCl, H 2 SO 4) відновлюється водень з молекул кислоти: 2H + - 2 e \u003d H 2

анод

До анода притягуються аніони - негативно заряджені іони: SO 4 2-, PO 4 3-, Cl -, Br -, I -, F -, S 2, CH 3 COO -.

При електролізі кисневмісних аніонів: SO 4 2-, PO 4 3- - на аноді окислюються НЕ аніони, а молекули води, з яких виділяється кисень.

Безкисневі аніони окислюються і виділяють відповідні галогени. Сульфід-іон при оксіленіі окисленні сірку. Винятком є \u200b\u200bфтор - якщо він потрапляє анод, то розряджається молекула води і виділяється кисень. Фтор - найбільш електронегативний елемент, тому і є винятком.

Аніони органічних кислот окислюються особливим чином: радикал, що примикає до карбоксильної групи, подвоюється, а сама карбоксильная група (COO) перетворюється на вуглекислий газ - CO 2.

приклади розв'язання

В процесі тренування вам можуть траплятися метали, які пропущені в ряду активності. На етапі навчання ви можете користуватися розширеним рядом активності металів.

Тепер ви точно будете знати, що виділяється на катоді ;-)

Отже, потренуємося. З'ясуємо, що утворюється на катоді і аноді при електролізі розчинів AgCl, Cu (NO 3) 2, AlBr 3, NaF, FeI 2, CH 3 COOLi.

Іноді в завданнях потрібно записати реакцію електролізу. Повідомляю: якщо ви розумієте, що утворюється на катоді, а що на аноді, то написати реакцію не складає ніяких труднощів. Візьмемо, наприклад, електроліз NaCl і запишемо реакцію:

NaCl + H 2 O → H 2 + Cl 2 + NaOH

Натрій - активний метал, тому на катоді виділяється водень. Анион не містить кисню, виділяється галоген - хлор. Ми пишемо рівняння, так що не можемо змусити натрій випаруватися безслідно :) Натрій вступає в реакцію з водою, утворюється NaOH.

Запишемо реакцію електролізу для CuSO 4:

CuSO 4 + H 2 O → Cu + O 2 + H 2 SO 4

Мідь належить до малоактивним металам, тому сама в чистому вигляді виділяється на катоді. Анион кисневмісний, тому в реакції виділяється кисень. Сульфат-іон нікуди не зникає, він з'єднується з воднем води і перетворюється в сіру кислоту.

електроліз розплавів

Все, що ми обговорювали до цього моменту, стосувалося електролізу розчинів, де розчинником є \u200b\u200bвода.

Перед промисловою хімією стоїть важливе завдання - отримати метали (речовини) в чистому вигляді. Малоактивні метали (Ag, Cu) можна легко отримувати методом електролізу розчинів.

Але як бути з активними металами: Na, K, Li? Адже при електролізі їх розчинів вони не виділяються на катоді в чистому вигляді, замість них відновлюються молекули води та виділяється водень. Тут нам якраз знадобляться розплави, які не містять води.

У безводних розплавах реакції записуються ще простіше: речовини розпадаються на складові частини:

AlCl 3 → Al + Cl 2

LiBr → Li + Br 2

Дана стаття написана Беллевічем Юрієм Сергійовичем і є його інтелектуальною власністю. Копіювання, поширення (в тому числі шляхом копіювання на інші сайти та ресурси в Інтернеті) або будь-яке інше використання інформації і об'єктів без попередньої згоди правовласника переслідується по закону. Для отримання матеріалів статті та дозволу їх використання, зверніться, будь ласка, до