Презентация по химии на тему Электролиз для подготовки к ЕГЭ

Электролиз

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ВАННА. Катод (-) Анод (+) Восстановление Окисление Электроды

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Электролиз. Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита. Электролиты: соли, щёлочи, кислоты.

Электролиз расплавов Расплав KOH = K+ + OH– (–) Катод: K+ + 1ē = Ko 4 (+) Анод: 4OH– – 4ē = O2↑+ 2H2O 1 4K++ 4OH– = O2↑ + 2H2O↑+ 4K электролиз 4KOH → 4K + O2↑ + 2H2O↑ Электролиз расплавов

Электролиз расплавов Расплав KCl = K+ + Cl– (–) Катод: K+ + 1ē = Ko 2 (+) Анод: 2Cl– – 2ē = Cl2↑ 1 электролиз 2KCl → 2K + Cl2↑ Электролиз расплавов

Электролиз Al2O3 Расплав Al2O3 в Na3AlF6 (криолит) (–) Катод ← Al3+ AlO33- → (+) Анод (–) Катод: Al3+ + 3ē = Al0 (+) Анод: 4AlO33-– 12ē = 2Al2O3 + 3O2↑ 2Al2O3 = 4Al +3O2

Процессы на катоде Катионы активных металлов: Li+, Cs+, Rb+, K+, Ba2+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+, NH4+ Металлы не восстанавливаются, а восстанавливаются молекулы H2O: 2H2O + 2ē = H2↑ + 2OH–

Процессы на катоде Катионы металлов средней активности Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, Co2+, Ni2+,Sn2+,Pb2+ Катионы металлов восстанавливаются совместно с молекулами воды: Men++ nē = Meo 2H2O + 2ē = H2↑+ 2OH–

Процессы на катоде Катионы водородаH+ Ионы H+ восстанавливаются только при электролизе растворов кислот: 2H++ 2ē = H2↑

Процессы на катоде Катионы малоактивных металлов: Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt2+, Au3+ Восстанавливаются только катионы металлов: Men++nē = Meo

Процессы на аноде 1) Анионы бескислородных кислот: I–, Br–, S2–, Cl– Окисляются кислотные остатки Am– – mē = Ao 2) Анионы OH– Окисляются только при электролизе растворов щёлочей 4OH– – 4ē = O2↑+ 2H2O

Процессы на аноде 3) Анионы кислородсодержащих кислот: SO42–, NO3–, CO32–, PO43– Окисляются молекулы воды: 2H2O – 4ē =O2↑+ 4H+ 4) Анионы F– Окисляются только молекулы воды 2H2O – 4ē = O2↑ + 4H+

Если анод растворимый Анод растворимый (активный), изготовлен из Cu, Ag, Zn, Ni, Fe и др. металлы. Анионы не окисляются. Окисляется сам анод: Мео – nē = Men+ Катионы Men+ переходят в раствор. Масса анода уменьшается.

Электролиз раствора NaCl Раствор NaCl (–) Катод ← Na+ Cl– → (+) Анод H2O H2O (–) Катод: 2H2O + 2ē = H2↑+ 2OH– (+) Анод: 2Cl– – 2ē = Cl2↑ 2H2O + 2Cl– = H2↑ + Cl2↑ + 2OH– 2H2O+2NaCl=H2↑+Cl2↑+ 2NaOH

Электролиз раствора ZnSO4 Раствор ZnSO4 (–) Катод ← Zn2+ SO42- → (+) Анод H2O H2O (–) Катод: 2H2O + 2ē = H2↑+ 2OH– Zn2+ + 2ē = Zn0 (+) Анод: 2H2O - 4ē = O2↑+ 4H+ Zn2+ + 2H2O = Zn0 +H2↑ + O2↑ + 2H+ ZnSO4 + 2H2O = Zn+H2↑+O2↑+ H2SO4

Электролиз раствора CuSO4 Раствор CuSO4 (–) Катод ← Cu2+ SO42- → (+) Анод H2O H2O (–) Катод: Cu2+ + 2ē = Cu0 (+) Анод: 2H2O - 4ē = O2↑+ 4H+ Cu2+ + 2H2O = 2Cu0 + O2↑+ 4H+ 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu+ O2↑+ 2H2SO4

Электролиз раствора NaOH Раствор NaOH (–) Катод ← Na+ OH– → (+) Анод H2O H2O (–) Катод: 2H2O + 2ē = H2↑+ 2OH– (+) Анод: 4OH- - 4ē = 2H2O↑+ O2↑ 4H2O + 4OH– = 2H2↑ + O2↑ + 4OH– + 2H2O 2H2O = 2H2↑+O2↑

Если анод растворимый Анод растворимый. Электролиз раствора AgNO3 (анод растворимый – из Ag) (–) Катод: Ag+ + 1ē = Ago (+) Анод: Ago – 1ē = Ag+ Ago + Ag+ = Ag+ + Ago Электролиз сводится к переносу серебра с анода на катод.

Исходные частицы Процесс Продукты Металл M – nē  = Mn+ Ионы металла Анионы бескислородных кислот. S2– >, I– >, Br – >, Cl– 2Hal– –2ē = Hal2­ Свободные неметаллы Анионы кислот с промежуточной степенью окисления элемента SO32–, NO2–, и т.п. SO32– + H2O –2ē = SO42–+2H+ Анионы кислот с высшей степенью окисления элемента Анионы карбоновых кислот 2RCOO––2ē = R-R + 2CO2 Углеводороды и оксид углерода(IV) Гидроксид-ион 4OH– – 4ē = O2­ + 2H2O Кислород Вода 2H2O – 4ē = O2­+ 4H+ Кислород

Электролиз органических солей (–) Катод ← Na+ СН3СОO– → (+) Анод H2O H2O (–) Катод: 2H2O + 2ē = H2↑+ 2OH– (+) Анод: 2СН3СОO - 2ē = С2Н6 + 2СO2↑ электролиз 2СН3СОONa + 2H2O→ C2H6+2CO2↑ + +2NaOH +H2 Анод: для орг. в-в ( 2RСОО- - 2е = 2СО2 + R – R) Катод: (кислая среда 2Н+ + 2е = Н2)

Применение электролиза. Для получения щёлочных, щёлочноземельных металлов, алюминия, лантаноидов Для получения точных металлических копий, что называется гальванопластикой Для защиты металлических изделий от коррозии и для придания декоративного вида. Отрасль прикладной электрохимии, которая занимается покрытием металлических изделий другими металлами называется ГАЛЬВАНОСТЕГИЕЙ.

Законы электролиза. Законы Фарадея. Масса веществ, выделившегося на электроде при электролизе, пропорциональна количеству электричества, прошедшее через электролит: где , m–масса веществ продуктов электролиза, гр. Э – эквивалентная масса вещества, гр. I – сила тока, А. F – постоянная Фарадея = 96500 Кл. t – время электролиза, сек.

Эквивалентная масса (молярная масса эквивалента вещества) mэкв является одной из важнейших характеристик вещества. По определению эквивалент вещества - это такое количество химического вещества, которая реагирует с 1 г водорода или вытесняет такое же количество водорода из его соединений.  Величина mэкв определяется или экспериментально, или, чаще всего, исходя из химической формулы вещества и его принадлежности к тому или иному классу химических соединений

mэкв(оксида) = Моксида/(число атомов кислорода·2), mэкв(основания) = Моснования/кислотность основания, mэкв(кислоты) = Мкислоты/основность кислоты, mэкв(соли) = Мсоли/(число атомов металла·валентность металла). кислотность основания равна числу гидроксильных групп в формуле основания, а основность кислоты равна числу атомов водорода в формуле кислоты. Например: mэкв(Fe2O3) = М(Fe2O3)/(3·2) = 160/6 = 26,7 г/моль, mэкв(H2SO4) = M(H2SO4)/2 = 98/2 = 49 г/моль, mэкв(Ca(OH)2) = M(Ca(OH)2)/2 = 74/2 = 37 г/моль, mэкв(Al2(SO4)3) = M(Al2(SO4)3) = 342/2 = 171 г/моль,

При электролизе раствора хлорида натрия получили раствор, содержащий 20г гидроксида натрия. Газ, выделившийся на аноде в ходе электролиза, пропустили через 665мл 10%-ного водного раствора иодида калия (ρ=1,1 г/мл). Какова масса образовавшегося при этом осадка?