Учителю
Электролиз в вопросах ЕГЭ (11 класс)

Электролиз в вопросах ЕГЭ (11 класс)

Автор публикации: Иванова С.Е.

Дата публикации: 20.10.2014

Краткое описание: В данном конспекте представлен теоретический материал по теме "Электролиз". Рассматриваются следующие случаи электролиза: электролиз расплавов электролитов с инертным анодом, растворов электролитов с инертным анодом, электролиз с растворимым анодом, электролиз орган

предварительный просмотр материала

Электролиз

Электролиз- это окислительно - восстановительный процесс, который протекает на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита.

Анод- электрод, на котором происходит окисление (отдача электронов) ионов электролита или молекул растворителя. Анод заряжен положительно.

А(+)- анод

Катод -электрод, на котором происходит восстановление (принятие электронов) ионов электролита или молекул растворителя. Катод заряжен отрицательно.К (-)- катод

Случаи электролиза

Электролиз расплавов электролитов (с инертным анодом)

Инертный анод- анод, материал которого в ходе электролиза не окисляется (например, анод графитовый или из платины).

Активный анод- анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза.

а) KCL↔K⁺ +CL^-

К(-)

А(+)

2 |K⁺ +℮ → K⁰

2 CL^- - 2℮→ CL₂⁰↑

2 K⁺+2 CL^- = 2 K⁰ + CL₂⁰↑

Суммарное уравнение: 2 KCL= 2 K⁰ + CL₂⁰↑

б)КОН ↔ K⁺ +ОН^-

К(-)

А(+)

4 |K⁺ +℮ → K⁰

4ОН^- - 4℮→ О₂⁰↑+2Н₂О

4 K⁺+4ОН^-= 4 K⁰ +О₂⁰↑+2Н₂О

Суммарное уравнение: 4 КОН = 4 K⁰ +О₂⁰↑+2Н₂О

2.Электролиз растворов электролитов ( с инертным анодом)

Правила составления уравнений восстановления и окисления на электродах

Восстановление на катоде

Окисление на аноде

1)Чем больше стандартный электродный потенциал, тем легче идет восстановление.

Катионы металлов

Li⁺,K⁺ ,Ba²⁺… AL³⁺, Mn²⁺,Zn²⁺… Pb²⁺ (H⁺) Cu²⁺,Hg₂²⁺,Ag⁺,Pt²⁺,Au³⁺

Не восстанавливаются на катоде

Восстанавливаются одновременно с молекулами воды

Восстанавливаются на катоде

2) 2Н₂О +2e→H₂↑+2 ОН^-

3) в кислой среде

2H⁺ +2e→H₂↑ (вместо воды)

Чем меньше стандартный электродный потенциал, тем легче идет окисление.

I^-

Br^-

S^2-

CL^-

OH^-

(Н₂О)

SO₄^2-

NO₃^-

F^-

Cлева направо восстановительные свойства уменьшаются

Е,В

+0,536

+1,065

+1,359

+1,228

+2,01

+2,87

2)2Н₂О -4e→О₂↑+ 4 Н⁺

3) в щелочной среде

4ОН^- -4e→О₂↑+ 2Н₂О (вместо воды)

Электрохимический ряд напряжений металлов

H₂

Cлева направо восстановительные свойства уменьшаются

Li⁺

K⁺

Ba²⁺

Sr²⁺

Ca²⁺

Na⁺

Mg²⁺

AL³⁺

Mn²⁺

Zn²⁺

Cr³⁺

Fe²⁺

Cd²⁺

Co²⁺

Ni²⁺

Sn²⁺

Pb²⁺

H⁺

Cu²⁺

Hg²⁺

Ag⁺

Pt²⁺

Au³⁺

Слева направо окислительные свойства усиливаются

Е,В

-3,045

-2,925

-2,870

-2,714

-2,370

-1,660

-1,180

-0,763

-0,740

-0,440

-0,277

-0,250

-0,136

-0,126

+0,337

+0,789

+0,799

+1,500

NaCl ↔Na⁺ +Cl^-

^р-р

Н₂О

К(-)

А(+)

Na⁺

2Н₂О +2e→H₂↑+2 ОН^-

2 CL^- - 2℮→ CL₂⁰↑

Н₂О

2Н₂О +2 CL^- = CL₂⁰ ↑+ H₂↑+2 ОН^-

Суммарное уравнение: 2Н₂О +2Na CL = CL₂⁰ + H₂↑+2 NaОН

2) CuCL₂ ↔Cu²⁺ +2CL^-

^р-р

Н₂О

К(-)

А(+)

Cu²⁺+2e→Cu⁰

Н₂О

2 CL^- - 2℮→ CL₂⁰↑

Н₂О

Cu²⁺ +2 CL^- = CL₂⁰ + Cu⁰

Суммарное уравнение: CuCL₂ = CL₂⁰ + Cu⁰

3)Cu(NO₃)₂ ↔ Cu²⁺ +2 NO₃^-

^р-р

Н₂О

К(-)

А(+)

2 |Cu²⁺+2e→Cu⁰

Н₂О

NO₃^-

2Н₂О -4e→О₂↑+ 4 Н⁺

2 Cu²⁺ +2Н₂О = 2 Cu⁰ + О₂↑+ 4 Н⁺

Суммарное уравнение: 2 Cu(NO₃)₂+2Н₂О = 2 Cu⁰ + О₂↑ +4 HNO₃

4) K NO₃↔K⁺+ NO₃^-

^Р-р

Н₂О

К(-)

А(+)

K⁺

2 |2Н₂О +2e→H₂↑+2 ОН^-

NO₃^-

2Н₂О -4e→О₂↑+ 4 Н⁺

4 Н₂О +2Н₂О=2 H₂↑+4 ОН^-+ О₂↑+ 4 Н⁺

Суммарное уравнение: 2Н₂О=2 H₂↑+ О₂↑

5) ZnSO₄ ↔Zn²⁺ +SO₄^2-

^р-р Н₂О

К(-)

А(+)

2|Zn²⁺+2е= Zn⁰

2 |2Н₂О +2e→H₂↑+2 ОН^-

SO₄^2-

2Н₂О -4е→О₂↑+ 4 Н⁺

1)2 Zn²⁺+ 2Н₂О = 2 Zn⁰ + О₂↑+ 4 Н⁺

Суммарное уравнение: 2 ZnSO₄+2Н₂О=2 Zn⁰ + О₂↑+2 H₂SO₄

2) 4 Н₂О +2Н₂О=2 H₂↑+4 ОН^-+ О₂↑+ 4 Н⁺

Суммарное уравнение: 2Н₂О=2 H₂↑+ О₂↑

6) NaOH ↔ Na⁺+ OH^-

^р-р Н₂О

К(-)

А(+)

Na⁺

2 |2Н₂О +2e→H₂↑+2 ОН^-

4ОН^- -4e→О₂↑+ 2Н₂О

4 Н₂О +4ОН^- =2 H₂↑+4ОН^-+ О₂↑+ 2Н₂О Суммарное уравнение: 2Н₂О=2 H₂↑+ О₂↑

3) Электролиз растворов электролитов, если между катодным и анодным пространством нет диафрагмы.

NaCl ↔Na⁺ +Cl^-

^р-р Н₂О

К(-)

А(+)

Na⁺

2Н₂О +2e→H₂↑+2 ОН^-

2 CL^- - 2℮→ CL₂⁰↑

Н₂О

2Н₂О +2 CL^- = CL₂⁰ ↑+ H₂↑+2 ОН^-

Суммарное уравнение: 2Н₂О +2Na CL = CL₂⁰ + H₂↑+2 NaОН

2 NaОН+CL₂⁰ = NaCL + NaCLO + H₂O (на холоде)

Гипохлорит натрия 6NaОН+3CL₂⁰ = NaCL + 5NaCLO₃ + 3H₂O ( в горячем растворе)

Хлорат натрия

4) Электролиз с растворимым (активным) анодом (Cu, Ni, Co, Cd, Sn…)

Анод изготавливают из материала, который может окисляться в ходе электролиза.

NaCl ↔Na⁺ +Cl^-

^р-р Н₂О

Анод- медный

К(-)

А(+)

Na⁺

Н₂О

Cu²⁺ +2е=Cu⁰

(на катоде выделяется чистая медь)

Cu⁰ -2e = Cu²⁺ (электроны меди переходят по внешней цепи на катод, образовавшиеся катионы меди переходят в катодное пространство)

CL^-

Н₂О

Чем выше электродный потенциал, тем легче идет восстановление!

Е⁰(Na⁺) = - 2,714

Е⁰(Cu²⁺) = +0,337

Чем ниже электродный потенциал, тем легче идет окисление!

Е⁰ (Cu²⁺) = +0,337

Е⁰ (CL^-) =+1,359

Е⁰ (H₂O) =+1,23

Концентрация хлорида натрия в растворе не меняется.

5) Электролиз органических веществ

1) R-COONa ↔ RCOO^- + Na⁺

^р^-^р

Н₂О

К(-)

А(+)

Na⁺

2Н₂О +2e→H₂↑+2 ОН^-

2 RCOO^- -2е =2 CO₂↑+R-R

!Запомнить (декарбоксилирование)

Н₂О

2 Н₂О + 2 RCOO^- = H₂↑+2 ОН^-+2 CO₂↑+R-R

Суммарное уравнение: 2 Н₂О + 2 RCOONa = H₂↑+2 NaОН+2 CO₂↑+R-R

2) R-COOН↔ RCOO^- + Н⁺

^р-р Н₂О

К(-)

А(+)

2H⁺ +2e→H₂↑

2 RCOO^- -2е =2 CO₂↑+R-R

!Запомнить (декарбоксилирование)

Н₂О

2H⁺+ 2 RCOO^- = H₂↑+2 CO₂↑+R-R

Суммарное уравнение: 2R-COOН== H₂↑+2 CO₂↑+R-R

Задания по теме «Электролиз» в материалах ЕГЭ

1) Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся

на катоде при электролизе водного раствора этой соли.

ФОРМУЛА СОЛИ

ПРОДУКТ НА КАТОДЕ

А)NaCl

Б)AgNO₃

В)CuCl₂

Г)КBr

1)калий

2)медь

3)хлор

4)водород

5)серебро

6)бром

2) Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся

на катоде при электролизе водного раствора этой соли.

ФОРМУЛА СОЛИ

ПРОДУКТ НА КАТОДЕ

А)KNO₃

Б)AgNO₃

В)AuCl₃

Г)CaCl₂

1)NO₂

2)Ca

3)H₂

4)Ag

5)Cl₂

6)Au

3) Установите соответствие между формулой cоли и продуктом, образующимся

при электролизе водного раствора этой соли на инертном аноде.

ФОРМУЛА СОЛИ

ПРОДУКТ НА АНОДЕ

А)NaBr

Б)Na₂SO₄

В)Сu(NO₃)₂

Г)CuBr2

1)натрий

2)бром

3)медь

4)кислород

5)водород

4) Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся

на катоде при электролизе её водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ

ПРОДУКТ НА КАТОДЕ

А) Al(NO₃)₃

Б) Hg(NO₃)₂

В)Cu(NO₃)₂

Г) NaNO₃

1)водород

2)алюминий

3)ртуть

4)медь

5)кислород

6) натрий

5) Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, образующимся

на катоде при электролизе её водного раствора.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТ НА КАТОДЕ

А) NaOH

Б) AgNO3

В) Al₂(SO4)₃

Г) CuCl₂

1) H₂

2) O₂

3) Na

4) Cu

5) Ag

6) Al

6) Установите соответствие между формулой вещества и формулой

продукта, образующегося на инертном аноде при электролизе его

водного раствора.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТ НА АНОДЕ

А) H₂SO₄

Б) K₂S

В) HI

Г) Mg(NO₃)₂

1) H₂

2) O₂

3) I₂

4) N₂

5) S

6) SO₂

7) Установите соответствие между формулой вещества и уравнением

полуреакции, которая протекает на катоде при электролизе водного раствора

вещества.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

УРАВНЕНИЕ ПОЛУРЕАКЦИИ НА КАТОДЕ

А)HNO₃

Б)K₂SO₃

В)CuCl₂

Г)HgF₂

1)2H⁺ + 2e H₂

2)Cu²⁺ + 2e Cu⁰

3)2H₂O + 2e H₂+ 2OH^-

4)SO₃^2- + H₂O - 2e SO₄^2- + 2H⁺

5)Hg²⁺ + 2e Hg⁰

6)K⁺ + e K⁰

8) Установите соответствие между формулой вещества и уравнением

полуреакции, которая протекает на инертном аноде при электролизе водного

раствора вещества.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

УРАВНЕНИЕ ПОЛУРЕАКЦИИ НА АНОДЕ

А)HNO₃

Б)KF

В)Ba(OH)₂

Г)AlBr₃

1)Al³⁺ + 3e Al⁰

2)2H₂O - 4e O₂+ 4H⁺

3)2Br^- - 2e Br₂

4)2F^- - 2e F₂

5)4OH^- - 4e O₂+ 2H₂O

6)2H⁺ + 2e H₂

9) Установите соответствие между формулой вещества и продуктами

электролиза его водного раствора на инертных электродах

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

1) CaCl₂ 2) Fe(NO₃ ) ₃ 3) K ₂ SO₄

4) FeCl₃

А) Ca, O_2, Cl₂

Б) Fe, H₂,Cl₂

В) K, H_2, SO₃

Г) Fe, H₂, O_2,

Д) H₂, Cl₂

Е) H₂, O_2,

10) Установите соответствие между формулой вещества и продуктами

электролиза его водного раствора на инертных электродах

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) AlCl₃

Б) RbOH

В) Hq(NO₃)₂

Г) AuCl₃

1) металл, галоген

2) гидроксид металла, хлор, водород

3) металл, кислород

4) водород, галоген

5) водород, кислород

6) металл, кислота, кислород

11) Установите соответствие между формулой вещества и продуктами

электролиза его водного раствора на инертных электродах

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) Al₂(SO₄)₃

Б) CsOH

B) Hq(NO₃)₂

Г) AuBr₃

1) гидроксид металла, кислота

2) металл, галоген

3) металл, кислород

4) водород, галоген

5) водород, кислород

6) металл, кислота, кислород

12) Установите соответствие между формулой вещества и продуктами

электролиза его водного раствора на инертных электродах

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) Na₂S

Б) NiSO₄

В) Na₃ PO₄

Г) ZnCl₂

1) Zn,H₂,Cl₂

2) S , H₂

3) Na,H₂,O₂

4) Ni, H₂, O₂

5) Na, P₂O₅ , H₂

6) H₂, O₂

13) Установите соответствие между формулой вещества и продуктами

электролиза

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА

А) NaNO₃ (раствор)

Б) NaOH (расплав)

В) NaCl (раствор)

Г) NaOH + NaCl (расплав)

1) H₂ , O₂

2) Na , O₂

3) H₂ , Cl₂

4) Na, Cl₂

14)

15)

Ответы к тестам:

№ вопроса

1-Д

2-Г

3-Е

4-Б

⇧

⇩