Электролиз
Окислительно-восстановительный процесс, вызванный действием постоянного электрического тока, называется электролизом. Окислительно-восстановительное действие электрического тока во много раз сильнее действия химических веществ. Так, ни один химический элемент не может отнять у иона фтора (F-) его электрон. Поэтому фтор долгое время не могли получить в свободном состоянии, хотя его соли широко распространены в природе. Получить фтор удалось лишь при электролизе его расплавленных солей. На аноде выделяется фтор:
2F- - 2e- = F2,
а на катоде - металлический натрий:
Na+ + e- = Na.
Электролиз расплава соли
При высоких температурах расплав соли хорошо диссоциирует на ионы. При погружении в расплав соли платиновых или угольных электродов, присоединенных к источнику тока, ионы приобретают направленное движение.
Электролиз расплава хлорида натрия:
NaCl(расплав)
К(-) | А(+) |
|
|
Na2SO4(расплав)
К(-) | А(+) |
|
|
K2CO3(расплав)
К(-) | А(+) |
|
|
Na2SiO3(расплав)
К(-) | А(+) |
|
|
AgNO3(расплав)
К(-) | А(+) |
|
|
Электролиз водных растворов
При электролизе водных растворов электролитов протекают более сложные процессы.
Катодные процессы.
Катод - электрод, на котором протекают процессы восстановления. Чем левее находится металл в ряду напряжений, тем труднее его катионы восстанавливаются на катоде.
NaCl(раствор)
К(-) | А(+) |
|
|
CuCl2(раствор)
К(-) | А(+) |
|
|
ZnCl2(раствор)
К(-) | А(+) |
|
|
Вывод:
-
Катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал больший, чем у водорода ( от Cu2+ до Au3+), при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.
-
Катионы металлов, имеющих малую величину стандартного электродного потенциала (от Li+ до Al3+ включительно), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды.
-
Катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал меньший, чем у водорода, но больший, чем у алюминия (от Al3+ до Н), при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.
Электролиз раствора HCl
К(-) | А(+) |
Е0(воды)=-0,41B Е0(протона) = 0B, а восстанавливается тот, у которого потенциал выше. |
|
Анодные процессы.
Анод -электрод, на котором идет процесс окисления. В растворах солей или кислот на аноде окисляются анионы бескислородных кислот (кроме F-) - это связано с перенапряжением на аноде при выделении О2.
Если в состав соли входит анион кислородсодержащей кислоты, то окисляются молекулы воды.
Cu(NO3)2(раствор)
К(-) | А(+) |
|
|
KNO3(раствор)
К(-) | А(+) |
|
|
ток включен:
ток выключен:
CH3COONa(раствор)
К(-) | А(+) |
|
|
KOH(раствор)
К(-) | А(+) |
|
|
На активных (растворимых) электродах:
При растворимом аноде во внешнюю цепь посылает электроны сам анод. При отдаче электронов смещается равновесие между электродом и раствором.
CuCl2(раствор) медные электроды
К(-) | А(+) |
|
- идет растворение анода, концентрация CuCl2 не изменяется. |
KCl(раствор) медные электроды
К(-) | А(+) |
H2O E0=-0,41B Cu2+ E0=0,34 - идет тот процесс, потенциал которого выше |
|
На растворимых электродах идет растворение анода и восстановление полученных катионов на катоде.
Задания
-
Для ионных реакций электролиза растворов солей напишите уравнения в молекулярной форме и уравнения процессов на катоде и аноде:
-
S2- + 2HOH 2OH- + 2H2 + S
-
2Br- + 2H2O 2H2 + 2OH- + Br2
-
Приведите примеры электролиза солей, когда на катоде выделяется а) водород, б) щелочь, в) металл.
-
Напишите уравнения реакций, протекающих на медном аноде при электролизе растворов: а) CuSO4, б) NaBr, в) Hg(NO3)2, г) ZnCl2.
-
Одинаковы ли будут продукты, выделяющиеся на электродах при электролизе водных растворов: а) K2CO3 и Na2SO4; б) NaCl и СaCl2; в) Ba(NO3)2 и Pb(NO3)2.
-
При электролизе каких водных растворов происходит разложение воды: хлорид калия, нитрат натрия, серная кислота, хлорид меди, сульфат цинка, гидроксид калия?
-
Через электролизер, содержащий 300мл раствора с (КОН) = 22,4% и = 1,2 г/мл, пропустили электрический ток. Рассчитайте массовую долю КОН в растворе после отключения тока, если известно, что на катоде выделилось 89,6 л газа (н.у.).
-
При электролизе раствора хлорида двухвалентного металла на аноде выделилось 560 мл газа (н.у.), а на катоде - 1,6 г металла. Какой это металл?
-
При электролизе водного раствора хлорида меди (II) масса катода увеличилась на 3,2 г. Какой продукт и в каком количестве образовался на инертном аноде?
- Периодический закон и периодическая система.
- Изменение свойств в периоде (II период)
- Изменение окислительно-восстановительных свойств по периоду
- (III период) по Полингу
- Изменение свойств по группе: (I группа)
- Изменение химических свойств по группам:
- Амфотерность.
- Выводы:
- Химическая связь.
- Классификация химических реакций
- По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции:
- По тепловому эффекту реакции делятся на экзотермические и эндотермические. Химические уравнения, в которых указывают тепловой эффект реакции, называются термохимическими.
- Гомогенные и гетерогенные реакции
- Скорость химических реакций
- Химическое равновесие.
- Признаки химического равновесия:
- Принцип Ле Шателье или принцип подвижного равновесия.
- Окислительно-восстановительные реакции
- С металлами:
- Al, Fe, Cr, Pb - не взаимодействуют (без нагревания) с неметаллами:
- Окислительные свойства азотной кислоты
- Теория электролитической диссоциации
- Диссоциация кислот.
- Диссоциация оснований.
- Диссоциация солей.
- Электролиз
- Гидролиз солей
- Соль, образованная катионом сильного основания и анионом сильной кислоты.
- Соль, образованная катионом сильного основания и анионом слабой кислоты.
- Соль, образованная катионом слабого основания и анионом сильной кислоты
- Соль, образованная катионом слабого основания и анионом слабой кислоты
- Управление процессом гидролиза
- Классификация
- Сравнительная характеристика оксидов в периоде
- Основания
- Классификация
- Получение
- Химические свойства:
- Кислоты
- С металлами:
- Al, Fe, Cr, Pb - не взаимодействуют (без нагревания) Окислительные свойства азотной кислоты
- Классификация
- Получение
- Химические свойства солей
- Разложение солей