Электролиз растворов и расплавов

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОД КРАСНОДАР
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 46
Электролиз
растворов и расплавов
Учитель:
Емельянова
Инна Владимировна
Цель урока:
Изучить сущность
процесса электролиза и
выяснить области его
применения.
Электролиз - это окислительно
– восстановительный процесс,
протекающий на электродах
при прохождении электрического
тока через расплав или
водный раствор электролита.
Схема электролизера
Катод (-)
Восстановление
Электроды
Анод (+)
Окисление
Электролиз расплава KCL
KCL →
K-:
+
K
+
Cl
K+ +1ē = K0
А+ : 2Cl- -2ē = CL20
Электролиз
2KCl =
0
2K
+ Cl2
Схема электролиза расплава KOH
+
K
KOH тв →
+
K-:K+ +1ē = K0 А+: OH--1ē = OH0
0
4OH
0
4OH –
OH
= 2 H2O +O2↑
4 ē = 2 H2O +O2↑
Электролиз
4KOH = 4
0
K
+O2↑+2 H2O
Электролиз растворов
электролитов
Электролиз
раствора
электролита с
инертными
электродами
( графит, уголь
платина)
Электролиз с
активным
анодом
( растворимым)
Электролиз
раствора электролита
с инертными
электродами
Катодные процессы
в водных растворах солей
Электрохимический ряд напряжений металлов
Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al
Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb
2H2O +2ē = H2↑ + 2OH-
Me n+ + nē =Me0
2H2O +2ē = H2↑ + 2 OH-
H2
Cu Hg Ag Pd Pt Au
Me n+ + nē =Me0
Анодные процессы
в водных растворах солей
Кислотный остаток (анион) AnБескислородный
Кислородсодержащий
(Cl - Br - I - S 2- и др)
(SO4 2- NO3 – CO3 2- и др)
An- - nē = A0
В кислой и нейтральной средах:
2 Н2О - 4ē = О2 ↑+ 4 Н+
В щелочной среде:
4 ОН - - 4ē = О2 ↑ +2Н2О
Схема электролиза раствора
сульфата меди (II)
CuSO4 = Cu 2+ + SO42K-: Восстановление
ионов меди
Cu2+ + 2ē =
Сu0
А+ :окисление
2 Н2О - 4ē = О2 ↑+ 4 Н+
H2SO4
Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного
баланса:
2
KCu2+ + 2ē = Сu0
А+
2CuSO4 + 2H2O
2 Н2О - 4ē = О2 ↑+ 4 Н+
электролиз
1
= 2Cu + O2↑ +H2SO4
Схема электролиза раствора
сульфата меди (II)
CuSO4 = Cu 2+ + SO42K-: Восстановление
ионов меди
Cu2+ + 2ē =
Сu0
А+ :окисление
2 Н2О - 4ē = О2 ↑+ 4 Н+
H2SO4
Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного
баланса:
2
KCu2+ + 2ē = Сu0
А+
2CuSO4 + 2H2O
2 Н2О - 4ē = О2 ↑+ 4 Н+
электролиз
1
= 2Cu + O2↑ +H2SO4
Электролиз раствора KCl
KCL → K+ + ClK-: Восстановление
ионов водорода
2H2O +2ē = H2↑ + 2OH-
А+ :Окисление анионов
хлора
2Cl- -2ē = CL20
KOH
Электролиз
2KCl + H2O = 2KOH +H2 + Cl2
Электролиз
раствора электролита
с растворимым анодом
Схема электролиза раствора
сульфата меди (II) с медным
(растворимым) анодом
CuSO4 = Cu 2+ + SO42K-: Восстановление
ионов меди
Cu2+ + 2ē = Сu0
А+ ( из Сu) :окисление ионов
меди
Сu0 - 2ē =Cu2+
Электролиз сводится к растворению анода и
осаждению меди на катоде. Концентрация
сульфата меди (II) в растворе при этом
остается постоянной
Применение электролиза
Электрометаллургия:
а) получение активных металлов (K, Na, Ca, Mg, Al и
др.) электролизом расплавов природных соединений;
б) получение металлов средней активности (Zn, Cd,
Co) электролизом растворов их солей.
В химической промышленности:
получение газов: F2, Cl2, H2, O2; щелочей: NaOH, KOH;
пероксида водородаH2O2, тяжелой воды D2O и др.
Электролитическое рафинирование – очистка металлов
(Cu, Pb, Sn и др.) от примесей электролизом с
применением активных (растворимых) анодов.
Электролитическое рафинирование
(очистка) меди.
Гальваностегия– нанесение металлических покрытий на
поверхность металлического изделия для защиты от
коррозии или придания декоративного вида. Например,
оцинковка, хромирование, никелирование и пр.
Гальванопластика – получение металлических копий с
различных матриц, а также покрытие неметаллических
предметов слоем металлов.
Последний процесс (золочение деревянных статуй и ваз)
был известен еще в Древнем Египте, но научные основы
гальванопластики были заложены русским ученым Б.
Якоби в 1838 г.
Итоговое тестирование
1. Расплав какого вещества подвержен электролизу?
а – глюкоза б – парафин
в – сульфид кальция г – азот
2. Что следует подвергнуть электролизу для получения хлора?
а – хлорную воду
б – раствор хлората калия
в – расплав хлорида калия
г – хлор электролизом не получают
3. Какое вещество нельзя получить при электролизе раствора
поваренной соли?
а – Na
б – H2
в – Cl2
г – NaOH
4. При электролизе раствора сульфата цинка с инертными электродами
на аноде выделяется
а – Zn
б – O2
в – H2
г – SO2
5. При электролизе раствора нитрата меди(II) с медными электродами
на аноде будет происходить
а – выделение NO2
б – выделение меди
в – выделение O2
г – растворение анода
6. Цвет лакмуса в околокатодном пространстве при электролизе
раствора бромида натрия
а – малиновый
б – фиолетовый
в – красный
г – синий