Урок химии в 11 классе.
Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита. Электролиты: соли, щёлочи, кислоты.
Катод (-) Анод (+) Восстановление Окисление Электроды
Электролиз раствора CuCl 2 Раствор CuCl 2 (–) Катод ← Cu 2 + ; H 2 O (+) Анод ← Cl – ; H 2 O (–) Катод: Cu 2+ + 2ē → Cu 0 (+) Анод: 2 Cl – – 2ē → Cl 2 ↑ H 2 O+CuCl 2 → Cu +Cl 2 ↑+ H 2 O
- J - J к + н н 0 к + н н 0
- J - J к + н н 0 к + н н 0
2Н 2 О + 2К I → Н 2 +2КОН + I 2 Электролиз раствора К I Раствор KI (–) Катод ← K + ; H 2 O (+) Анод ← I - ; H 2 O (–) Катод: 2 H 2 O + 2 ē → H 2 ↑+ 2OH - (+) Анод: 2I - -2 ē → I 2
Катионы активных металлов: Li +, Cs +, Rb +, K +, Ba 2+, Ca 2+, Na +, Mg 2+, Al 3+, NH 4 + Металлы не восстанавливаются, а восстанавливаются молекулы H 2 O : 2H 2 O + 2ē → H 2 ↑ + 2OH –
Катионы малоактивных металлов: Cu 2+, Hg 2+, Ag +, Pt 2+, Au 3+ Восстанавливаются только катионы металлов: Me n + + n ē → Me o
Катионы металлов средней активности Mn 2+, Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+, Co 2+, Ni 2+, Sn 2+, Pb 2+ Катионы металлов восстанавливаются совместно с молекулами воды: Me n+ + nē → Me o 2H 2 O + 2ē → H 2 ↑+ 2OH –
Катионы водорода H + Ионы H + восстанавливаются только при электролизе растворов кислот: 2 H + + 2ē → H 2 ↑
Cu 2+ Cu 2+ SO 4 2- SO 4 2- н н 0 н н 0 н н 0 н 0 н Cu 2+ SO 4 2- SO 4 2- Cu 2+
Cu 2+ Cu 2+ SO 4 2- н 0 н н 0 н н 0 н н SO 4 2- Cu 2+ SO 4 2- SO 4 2- 0 н Cu 2+
Электролиз раствора CuSO 4 Раствор CuSO 4 (–) Катод ← Cu 2 + ; H 2 O (+) Анод ← SO 4 2- ; H 2 O (–) Катод: Cu 2 + + 2ē → Cu 0 (+) Анод: 2 H 2 O - 4 ē → O 2 ↑+ 4H + 2H 2 O+2 CuSO 4 → 2С u + О 2 ↑+ 2 Н 2 S О 4
1) Анионы бескислородных кислот: I –, Br –, S 2–, Cl – (кроме F - ) Окисляются кислотные остатки A m – – m ē → A o 2) Анионы OH – Окисляются только при электролизе растворов щёлочей 4 OH – – 4ē → O 2 ↑+ 2H 2 O
3) Анионы кислородсодержащих кислот: SO 4 2–, NO 3 –, CO 3 2–, PO 4 3– Окисляются молекулы воды: 2 H 2 O – 4ē → O 2 ↑+ 4 H + 4) Анионы F – Окисляются только молекулы воды 2H 2 O – 4ē → O 2 ↑ + 4H +
Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком Майклом Фарадеем в 1833 году. (1791-1867)
Применение электролиза
1) Получение галогенов, водорода. 2) Получение щелочей. 3) Электросинтез органических веществ - Получают сложные фторорганические соединения, тетраалкильные производные свинца, например себациновую ( декандиновую) кислоту и др.
1)Получение щелочей. (из расплавов) 2)Получение наиболее активных металлов. (из расплавов) 3)Получение малоактивных металлов. (из растворов) 4)Рафинирование (очистка) металлов – очищают Cu, Ni, Pb и др.
Область прикладной химии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Она включает гальваностегию и гальванопластику.
Это процесс получения на поверхности изделий прочно сцеплённых с ней тонких металлических покрытий. Это позволяет покрыть изделие слоем (плёнкой) благородного металла, защитить его от коррозии, повысить стойкость на износ, произвести декоративную отделку.
это процесс получения легко отделяющихся, относительно толстых, точных копий с различных предметов. ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА
В 1837 г. русский ученый Б.С. Якоби открыл способ получения абсолютно точных рельефных копий предмета. Для этого с предмета делают слепок из пластичного материала (гипс, воск) и помещают его в электролитическую ванну в качестве катода. При пропускании через ванну электрического тока слепок покрывается слоем металла. Затем слепок отделяют от полученной копии и используют снова. Гальванопластика позволяет быстро изготавливать металлические копии и воспроизводить их в любом количестве. Так изготавливают медали, монеты, произведения искусства.
Изготовление медалей, монет.
В 1845 г. в Санкт – Петербурге было организовано предприятие герцога Лихтенбергского, на котором таким способом изготавливали барельефы для Исаакиевского и Петропавловского соборов, Эрмитажа, Зимнего дворца, Большого театра. Позолота прекрасно сохранилась до наших дней.
Произведения искусства: Барельефы для: Исаакиевского собора
Петропавловского собора
Зимнего дворца
Большого театра
Методом гальванопластики изготавливают медные клише для типографии, позволяющие сделать до 40 тыс. оттисков, и медные хромированные клише – до 1,5 млн. оттисков. Открытие гальванопластики позволило изготавливать пресс – формы из пластмассы, резины, металла, заменяя трудоёмкие работы высококвалифицированных токарей и граверов.
Медные клише для типографии
Тест по теме «Электролиз» Вопрос Ответ 1. Электролиз- это… A. Медь 2. При электролизе раствора бромида меди( II ) образуются… Б. Кислород и серная кислота 3. При электролизе раствора сульфата меди( II ) образуются на аноде … В. Медь, бром 4. При электролизе раствора сульфата меди( II ) образуются на катоде… __________________________ 5. На аноде протекает процесс.. Г. Процесс, выделения на электродах веществ, связанный с окислительно - восстановительными реакциями. Д. Окисление
Тест «Электролиз» 1) окисления 2) восстановления 3) диссоциации электролитов на ионы 1 ). НА КАТОДЕ ОБЫЧНО ПРОТЕКАЮТ ПРОЦЕССЫ 1) кислая 2) щелочная 3) нейтральная 2). ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА CaCl 2 СРЕДА У КАТОДА 1) KNO 3 2) Na 2 S 3) ZnSO 4 3). РАСТВОР СОЛИ, ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРА КОТОРОЙ ПРИВОДИТ К ОКИСЛЕНИЮ АНИОНА 1) водород 2) серебро 3) азотная кислота 4 ). ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА AgNO 3 НА КАТОДЕ ОБРАЗУЕТСЯ 1) СuSO 4 2) Zn(NO 3 ) 2 3) MgCl 2 5). ФОРМУЛА СОЛИ, ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА КОТОРОЙ НА КАТОДЕ ОДНОВРЕМЕННО БУДУТ ВОССТАНАВЛИВАТЬСЯ ИОНЫ МЕТАЛЛА И ИОН ВОДОРОДА 1) хлорид натрия 2) нитрат калия 3) нитрат серебра 6). СОЛЬ, МАССА КОТОРОЙ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА НЕ МЕНЯЕТСЯ 1) нитрат калия 2) хлорид кальция 3) йодид калия 7). СОЛЬ, ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РАСТВОРА КОТОРОЙ ОКИСЛЯЮТСЯ МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ 1) нитрата серебра 2) хлорида меди 3) хлорида натрия 4) нитрата ртути (II) 8). ВОДОРОД В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПОЛУЧАЮТ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ВОДНОГО РАСТВОРА СОЛИ
Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора: Формула соли Уравнение катодного процесса А) А l(NO 3 ) 3 1) 2 H 2 O - 4 ē → O 2 ↑+ 4H + Б) С u С l 2 2) 2 H 2 O + 2 ē → H 2 ↑+ 2OH - B) SbCl 3 3) Cu 2+ + 1 ē → Cu + Г) Cu(NO 3 ) 2 4) Sb 3+ - 2ē → Sb 5+ 5) Sb 3+ + 3ē → Sb 0 6) Cu 2+ + 2ē → Cu 0
Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора: Формула соли Уравнение анодного процесса А) А l(NO 3 ) 3 1) 2 H 2 O - 4 ē → O 2 ↑+ 4H + Б) С u С l 2 2 ) 2 H 2 O + 2 ē → H 2 ↑+ 2OH - B) SbCl 3 3) 2Cl - - 2 ē → Cl 2 0 Г) Cu(NO 3 ) 2 4) Sb 3+ + 3 ē → Sb 0 5) Cl - +4H 2 O-8 ē →ClO - 4 +8H + 6) 4NO - 3 – 4 ē →2N 2 O+5O 2
Раствор NaCl (–) Катод ← Na + ; H 2 O (+) Анод ← Cl – ; H 2 O (–) Катод: 2 H 2 O + 2ē → H 2 ↑+ 2 OH – (+) Анод: 2 Cl – – 2ē → Cl 2 ↑ 2H 2 O+2NaCl → H 2 ↑+Cl 2 ↑+ 2NaOH
Домашнее задание 1) Составить схемы электролиза раствора AgNO 3 2) При электролизе раствора хлорида меди ( II ) на аноде выделился газ объёмом 2,24 л. Определите массу хлорида меди ( II ) подвергшегося электролизу.
