Portál rečového terapie / Plánovanie / Úlohy na tému elektrolýzy s roztokom. Príprava absolventov na skúšku. "Téma elektrolýzy v skúške." Elektrolýza roztavených solí

Úlohy na tému elektrolýzy s roztokom. Príprava absolventov na skúšku. "Téma elektrolýzy v skúške." Elektrolýza roztavených solí

30.05.2021

Čo je elektrolýza? Pre jednoduchšie pochopenie odpovede na túto otázku si uvedomujeme akýkoľvek zdroj priameho prúdu. Každý zdroj DC môže vždy nájsť pozitívny a záporný pól:

Pripojte dva chemicky odolné elektricky vodivé dosky, ktoré volajú elektródy. Doska pripojená k pozitívnemu pólu sa nazýva anóda a negatívna katóda:

Chlorid sodný je elektrolyt, počas jeho tavenia, disociácie na katióny sodný a chloridové ióny:

NaCL \u003d NA + + CL -

Je zrejmé, že nabitá negatívna chlórová aniciami pôjdu do pozitívne nabitej elektródy - anódy, a pozitívne nabité na + katióny pôjdu do negatívne nabitej elektródy - katódy. Výsledkom je, že Na + katióny a Anióny CL sú vypúšťané, to znamená, že sa stanú neutrálnymi atómami. Výboj sa vyskytuje nákupom elektrónov v prípade iónov NA + a strate elektrónov v prípade CL iónov. To znamená, že proces prebieha na katóde:

Na + + 1E - \u003d Na 0,

A na anóde:

CL - - 1E - \u003d Cl

Vzhľadom k tomu, každý atóm chlóru má nerentabilný elektrón, jediná existencia je nerentabilná a atómy chlóru sa kombinujú do molekuly dvoch atómov chlóru:

CL ∙ + ∙ CL \u003d Cl 2

Tak celkový, proces prúdiaci na anóde je správne zaznamenaný:

2CL - - 2E - \u003d Cl 2

To znamená, že máme:

Katóda: Na + + 1E - \u003d Na 0

Anóda: 2Cl - - 2E - \u003d Cl 2

Poďme predložiť elektronickú bilanciu:

Na + + 1E - \u003d Na 0 | ∙ 2

2CL - - 2E - \u003d Cl 2 | ∙ 1<

Presunutie ľavej a pravej časti oboch rovníc výrezDostaneme:

2NA + + 2E-+ 2Cl - - 2E - \u003d 2NA 0 + Cl 2

Dva elektróny znížime rovnakým spôsobom, ako sa to robí v algebre získavame iónové elektrolytické rovnice:

2NACL (g) \u003d\u003e 2NA + CL2

Vyššie uvedený prípad je najjednoduchším prípadom teoretického hľadiska, pretože tavenina chloridu sodného z pozitívnych nabitých iónov bola iba sodíkové ióny a z negatívnych - iba chlórových aniónov.

Inými slovami, žiadny z katiónov NA +, ani na Anions CL - neexistovali "konkurenti" pre katódu a anódu.

A čo sa stane napríklad, ak namiesto taveniny chloridu sodného, \u200b\u200bpreskočte cez vodný roztok? V tomto prípade sa pozorovalo disociácia chloridu sodného, \u200b\u200bale stáva sa nemožným na vytvorenie kovu sodíka vo vodnom roztoku. Koniec koncov, vieme, že sodík je reprezentatívnym alkalickým kovom - extrémne aktívnym kovom, ktorý reaguje s vodou, je veľmi násilne. Ak sa sodík nie je schopný zotaviť sa v takýchto podmienkach, čo potom bude obnovená v katóde?

Pamätajme na štruktúru molekuly vody. Ona je dipól, to znamená, že má negatívne a pozitívne póly:

Je to spôsobené týmto vlastnosťou, je schopná "kopírovať" na povrch katódy a povrchu anódy:

V tomto prípade sa môžu vyskytnúť procesy:

2H 2 O + 2E - \u003d 2OH - + H2

2H 2 O - 4E - \u003d 02 + 4H +

Ukazuje sa teda, že ak sa uvažujeme o riešení akéhokoľvek elektrolytu, uvidíme, že katióny a anióny vytvorené počas disociácie elektrolytu súťažia s molekulami vody na obnovenie na katóde a oxidácii na anóde.

Aké procesy sa teda stane na katóde a na anóde? Vypúšťanie iónov vytvorených počas disociácie elektrolytov alebo oxidácie / obnove molekúl vody? Alebo možno všetky uvedené procesy sa stanú súčasne?

V závislosti od typu elektrolytu sú počas elektrolýzy vodného roztoku možné rôzne situácie. Napríklad katióny alkalických, kovov alkalických zemín, hliníka a horčíka sa jednoducho nie sú schopní obnoviť vo vodnom médiu, pretože by sa mal získať, alkalické, alkalické kovy, hliníkové alebo horčík, kovy alkalických zemín, hliník alebo horčík, tj . Kovy reakcie vody.

V tomto prípade je možné len obnovovanie molekúl vody na katóde.

Zapamätajte si, aký proces bude prúdiť pri katóde pri elektrolýze roztoku akéhokoľvek elektrolytu, môže nasledovať podľa nasledujúcich zásad: \\ t

1) Ak sa elektrolyt skladá z katiónu kovu, ktorý v voľnom stave v normálnych podmienkach reaguje s vodou, katóda sa spracuje:

2H 2 O + 2E - \u003d 2OH - + H2

Týka sa to kovov na začiatku niekoľkých ALC aktivity vrátane.

2) Ak sa elektrolyt skladá z kovového katiónu, ktorý nereaguje vo voľnej forme s vodou, ale reaguje s nekyblivými kyselinami, existujú dva spôsoby ako obnovenie kovových katiónov a molekúl vody:

Mi n + + ne \u003d ja 0

Takéto kovy zahŕňajú kovy, ktoré sú medzi Al a N v mnohých aktivitách.

3) Ak elektrolyt pozostáva z vodíkových katiónov (kyseliny) alebo kovových katiónov, ktoré nereagujú s nekyselinovými kyselinami - obnovujú sa len elektrolytové katióny:

2N + + 2E - \u003d H2 - v prípade kyseliny

Mi n + + ne \u003d ja 0 - v prípade soli

Na anóde medzičasom je situácia takto: \\ t

1) Ak elektrolyt obsahuje anióny zvyškov kyseliny kyslíka (okrem F -), potom je anóda spôsobu ich oxidácie, molekuly vody nie sú oxidované. Napríklad:

2SL - - 2E \u003d CL2

S 2- - 2E \u003d S O

Fluoridové ióny nie sú oxidované na anóde, pretože fluór nie je schopný tvoriť vo vodnom roztoku (reaguje s vodou)

2) Ak elektrolyt obsahuje hydroxidové ióny (alkálie), sú oxidované namiesto molekúl vody:

4on - - - 4E - \u003d 2H 2O + O 2

3) Ak elektrolyt obsahuje zvyšok kyseliny obsahujúce kyslík (s výnimkou zvyškov organických kyselín) alebo fluorid-ión (F -) na anóde, je proces oxidácie molekúl vody:

2H 2 O - 4E - \u003d 02 + 4H +

4) V prípade zvyšku kyseliny karboxylovej kyseliny na anóde je proces:

2RCOO - - - 2E - \u003d R-R + 2CO 2

Poďme praxe zaznamenávať elektrolýzy rovnice pre rôzne situácie:

Príklad №1

Napíšte rovnice procesov katódy a anódy elektrolýzou taveniny chloridu zinočnatého, ako aj všeobecnej rovnice elektrolýzy.

Rozhodnutie

Pri chloridoch zinku dochádza k jeho disociácii:

ZNCL 2 \u003d ZN 2+ + 2CL -

Ďalej by sa malo venovať tomu, že elektrolýza je tavenina chloridu zinočnatého, a nie vodný roztok. Inými slovami, bez možností, môže sa vyskytnúť iba obnovenie zinkových katiónov na katóde a oxidácia chloridových iónov na anóde. Neexistujú žiadne molekuly vody:

Katóda: Zn 2+ + 2E - \u003d ZN 0 | ∙ 1

Anóda: 2Cl - - 2E - \u003d Cl 2 | ∙ 1

ZNCL2 \u003d ZN + Cl 2

Príklad číslo 2.

Napíšte rovnice procesov prúdiacich na katóde a anóde s elektrolýzou vodného roztoku chloridu zinočnatého, ako aj všeobecnej rovnice elektrolýzy.

Vzhľadom k tomu, v tomto prípade, vodný roztok sa podrobí elektrolýze, potom v elektrolýze, teoreticky, molekuly vody sa môžu zúčastniť. Vzhľadom k tomu, zinok sa nachádza v rade aktivity medzi Al a to, znamená to, že katóda nastane obnovenie zinkových katiónov a vodných molekúl.

2H 2 O + 2E - \u003d 2OH - + H2

Zn 2+ + 2E - \u003d ZN 0

Chlorid ión je kyslý zvyšok kyseliny HCl oxygénny, takže v súťaži o oxidáciu na ióny chloridu anódy "vyhral" vo vodných molekulách:

2CL - - 2E - \u003d Cl 2

V tomto konkrétnom prípade nie je možné napísať celkovú rovnicu elektrolýzy, pretože nie je známy pomerom medzi vodíkom a zinkom uvoľneným na katóde.

Príklad číslo 3.

Napíšte rovnice procesov katódy a anódy elektrolýzou vodného roztoku dusičnanu meďnatého, ako aj všeobecnej rovnice elektrolýzy.

Nitrát medi v roztoku je v predsalom stave:

Cu (č. 3) 2 \u003d cu 2+ + 2NO 3 -

Meď je v rade aktivít vpravo od vodíka, to znamená, že katióny medi budú získané na katóde:

Cu 2+ + 2E - \u003d cu 0

Nitrá-iónový žiadny zvyšok obsahujúci 3 - - kyslík, to znamená, že pri oxidácii na ióny nitrátov anódy "stratiť" v súťaži molekúl vody:

2H 2 O - 4E - \u003d 02 + 4H +

Touto cestou:

Katóda: Cu 2+ + 2E - \u003d CU 0 | ∙ 2

2CU 2+ + 2H 2 O \u003d 2 CU 0 + O 2 + 4H +

Rovnica získaná v dôsledku pridania je elektrolytická rovnica. Ak chcete získať kompletnú rovnicu molekulárnej elektrolýzy, pridajte 4 iónový dusičnan do ľavej a pravej strane získanej iónovej rovnice ako protiióny. Potom dostaneme:

2CU (NO 3) 2 + 2H 2O \u003d 2CU 0 + O 2 + 4HNO 3

Príklad číslo 4.

Napíšte rovnice procesov, ktoré sa vyskytujú pri katóde a anóde s elektrolýzou vodného roztoku octanu draselného, \u200b\u200bako aj všeobecnej rovnice elektrolýzy.

Rozhodnutie:

Octan draselný vo vodnom roztoku disociuje ióny draslíka a acetátu:

CH 3 policajt \u003d CH 3 SOO - + K +

Draslík je alkalický kov, t.j. Nachádza sa v množstve elektrochemického radu stresu na samom začiatku. To znamená, že jeho katióny nie sú schopné vybiť v katóde. Molekuly vody sa použijú namiesto toho:

2H 2 O + 2E - \u003d 2OH - + H2

Ako je uvedené vyššie, kyslé zvyšky karboxylových kyselín "vyhrali" v súťaži o oxidáciu vo vodných molekulách na anóde:

2 SO 3 SO - - 2E - \u003d CH3-CH3 + 2CO 2

Tak, tým, že zhrnutím elektronickej rovnováhy a skladania dvoch rovníc semi-zdrojov na katóde a anóde dostaneme:

Katóda: 2H 2 O + 2E - \u003d 2OH - + H2 | ∙ 1

Anóda: 2CH 3 SOO - - 2E - \u003d CH3-CH3 + 2CO 2 | ∙ 1

2H 2O + 2CH 3 SOO- \u003d 2OH - + H2 + CH3-CH3 + 2CO 2

Získali sme kompletnú rovnicu elektrolýzy v iónovom formulári. Pridaním dvoch iónov draslíka do ľavej a pravej časti rovnice a riešená s protistupmi získame kompletnú rovnicu elektrolýzy v molekulárnej forme:

2H 2 O + 2CH3 COO \u003d 2KOH + H2 + CH3-CH3 + 2CO 2

Príklad číslo 5.

Napíšte rovnice procesov, ktoré sa vyskytujú pri katóde a anóde s elektrolýzou vodného roztoku kyseliny sírovej, ako aj všeobecnej rovnice elektrolýzy.

Kyselina sírová sa disociuje na vodíkové katióny a sulfátové ióny:

H2S04 \u003d 2H + + SO 4 2-

Katóda sa vyskytne na katióne vodíka H + a na oxidácii anódy molekúl vody, pretože sulfátové ióny sú zvyšky kyseliny obsahujúce kyslík:

Katóda: 2N + + 2E - \u003d H 2 | ∙ 2

Anóda: 2H 2 O - 4E - \u003d 02 + 4H + | ∙ 1

4N + + 2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 + 4H +

Znížené ióny vodíka v ľavej a pravej a ľavej časti rovnice získame rovnicu elektrolýzy vodného roztoku kyseliny sírovej:

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2

Ako vidíte, elektrolýza vodného roztoku kyseliny sírovej sa redukuje na elektrolýzu vody.

Príklad číslo 6.

Napíšte rovnice procesov, ktoré sa vyskytujú v katóde a anóde s elektrolýzou vodného roztoku hydroxidu sodného, \u200b\u200bako aj celkovej rovnice elektrolýzy.

Disociácia hydroxidu sodného:

NaOH \u003d Na + + OH -

Na katóde sa obnovia len molekuly vody, pretože sodík je vysoko aktívny kov, iba hydroxidové ióny na anóde:

Katóda: 2H 2 O + 2E - \u003d 2OH - + H2 | ∙ 2

Anóda: 4OH - - 4E - \u003d 02 + 2H 2 O | ∙ \u200b\u200b1

4H 2O + 4OH-\u003d 4OH-+ 2H 2 + 02 + 2H 2O

Znížujeme dva molekuly vody do ľavého a pravého a 4 hydroxidové ióny a prišli k tomu, že ako v prípade kyseliny sírovej sa elektrolýza vodného roztoku hydroxidu sodného zníži na elektrolýzu vody.

Vpred

Pozor! Prezentácia sa používa výlučne na informačné účely a nesmie poskytnúť nápady o všetkých možnostiach prezentácie. Ak máte záujem o túto prácu, stiahnite si plnú verziu.

Výsledky EE ukazujú, že úlohy na tému "elektrolýza" pre absolventov zostávajú komplexné. V školskom programe je nedostatočný počet hodín uvedený na štúdium tejto témy. Preto pri príprave školákov na skúšku je potrebné preskúmať túto otázku vo veľmi podrobnom. Znalosť základov elektrochémie pomôžu absolventovi úspešne absolvovať skúšku a pokračovať v štúdiu vo vyššej vzdelávacej inštitúcii. Na štúdium témy "elektrolýza" na dostatočnej úrovni je potrebné vykonávať prípravné práce s absolventmi, ktorí prechádzajú EGE: - zvážiť identifikáciu základných pojmov v téme "elektrolýza"; - analýza procesu elektrolýzy sa topí a roztoky elektrolytov; - konsolidovať pravidlá redukcie katiónov na katóde a oxidácii aniónov na anóde (úloha molekúl vody počas elektrolýzy roztokov); - tvorba zručností, aby sa rovnice elektrolytického procesu (katódové a anódové procesy); - učí študentov, aby vykonali modelové základné úlohy (úlohy), vysokej a vysokej úrovni zložitosti. Elektrolýza - Redoxný proces prúdiaci v roztokoch a roztopí elektrolytov počas prechodu priameho elektrického prúdu. V roztoku alebo elektrolyte taveniny sa vyskytuje jeho disociácia na ióny. Keď je elektrický prúd zapnutý, smerový pohyb a povrchu elektród sa môže vyskytnúť redoxné procesy. Anóda - pozitívna elektróda, ide o oxidačné procesy.

Katóda je negatívna elektróda, na nej existujú procesy obnovy.

Elektrolýza tavenia Používa sa na získanie aktívnych kovov nachádzajúcich sa v rade stresu na hliník (vrátane).

Elektrolýza chloridu taveniny

K (-) Na + + 1E -\u003e Na 0

A (+) 2Cl - - 2E -\u003e Cl 2 0

2Nacl (e-mail) -\u003e 2NA + Cl2 (len s elektrolýzou taveniny).

Hliník sa získa elektrolýzou roztoku oxidu hlinitého v roztavenom kryolite (Na3 ALF 6).

2Al 2 o 3 (e-mail) -\u003e 4AL + 3O 2

K (-) Al 3+ + 3E ~ -\u003e Al

A (+) 2O2- -2E ~ -\u003e 02

Elektrolýza taveniny hydroxidu draselného.

KOH-\u003e K + + OH ~

K (-) K + + 1E -\u003e K 0

A (+) 4OH - - 4E -\u003e O 2 0 + 2N 2

4KOH (e-mail) -\u003e 4K 0 + O 2 0 + 2N 2 O

Elektrolýza vodných roztokov je zložitejšia, pretože molekuly vody môžu byť obnovené na elektródach v tomto prípade.

Elektrolýza vodných roztokov solí Komplikovanejšie z dôvodu možnej účasti na elektródových procesoch molekúl vody na katóde a na anóde.

Pravidlá elektrolýzy vo vodných roztokoch.

V katóde:

1. Katióny, ktoré sa nachádzajú v rade kovov napätia z lítia k hliníku (vrátane), ako aj katióny NN 4 +. Neobmedzujte, namiesto toho sa obnovia molekuly vody:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

2. Katióny, ktoré sa nachádzajú v rade stresu po hliníku na vodík, môžu byť získané spolu s molekulami vody:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

Zn 2+ + 2E-> Zn 0.

3. Katióny, ktoré sa nachádzajú v rade napätí po vodíku, sú úplne obnovené: AG + + 1E-> AG 0

4. Ióny vodíka sú obnovené v kyslých roztokoch: 2N + + 2E-> H 2

Na anóde:

1. Anióny obsahujúce kyslík a F - - Neobmedzujte, molekuly vody sa namiesto toho oxidujú:

2N 2 O - 4E-> O 2 + 4N +

2. Theions síry, jódu, brómu, chlóru (v tejto sekvencii) sa oxidujú na jednoduché látky:

2sl - - 2e-> Cl 2 0 S 2- - 2E-> S 0

3. Hydroxidové ióny sú oxidované v alkalických roztokoch:

4on - - 4E-> O 2 + 2N 2 O

4. Anióny sa oxidujú v roztokoch karboxylových solí:

2 R - SOO - - 2E-> R - R + 2SO 2

5. Pri použití rozpustných anód sa elektróny do vonkajšieho reťazca vysielajú samotnú anódu v dôsledku oxidácie atómov kovov, z ktorých je anóda vyrobená:

Cu 0 - 2e-> Cu 2+

Príklady procesov elektrolýzy vo vodných roztokoch elektrolytov

Príklad 1.K 2 SO 4 -\u003e 2K + + SO 4 2-

K (-) 2H 2O + 2E-\u003e H2 + 2OH -

A (+) 2H 2O - 4E ~ -\u003e 02 + 4H +

Všeobecná elektrolytická rovnica: 2H 2 O (e-mail) -\u003e 2 H 2 + O 2

Príklad 2. NaCL -\u003e Na + + Cl ~

K (-) 2H 2O + 2E-\u003e H2 + 2OH -

A (+) 2Cl - - 2E -\u003e Cl 2 0

2Nacl + 2H 2O (e-mail) -\u003e H2 + 2NAOH + Cl 2

Príklad 3. Cu SO 4 -\u003e CU 2+ + SO 4 2-

K (-) cu 2+ + 2E ~ -\u003e cu

A (+) 2H 2O - 4E ~ -\u003e 02 + 4H +

Všeobecná rovnica elektrolýzy: 2 Cu SO 4 + 2H20 (prúd) -\u003e 2CU + O 2 + 2H2S04

Príklad 4. CH3 COOO-\u003e CH 3 COO ~ + NA +

K (-) 2H 2O + 2E-\u003e H2 + 2OH -

A (+) 2CH 3 COO ~ - 2E ~ -\u003e C2H6 + 2CO 2

Všeobecná rovnica elektrolýzy:

CH3 COONA + 2H 2O (EMAIL) -\u003e H2 + 2NAHCO 3 + C 2 H6

Questy základnej úrovne zložitosti

Test na tému "Elektrolýza taveniny a roztokov solí. Rad kovových napätí. "

1. Kliknite, že je jedným z produktov elektrolýzy vo vodnom roztoku:

1) KCI. 2) CUSO 4 3) FECI 2 4) AGNO 3

2. S elektrolýzou vodného roztoku dusičnanu draselného na pridelenej anóde: 1) O 2.2) NO 2 3) N2 4) H23. Vodík sa vytvorí za elektrolýzu vodného roztoku: 1) CACI 2. 2) CUSO 4 3) HG (NO 3) 2 4) AgNO 34. Reakcia je možná medzi: 1) Ag a K2S04 (P-P) 2) Zn a KCI (P-P) 3) Mg a SNCI 2(P-p) 4) AG a CUSO 4 (P-P) 5. S elektrolýzou roztoku jodidu sodného pri katóde farby laku v roztoku: 1) červená 2 ) Modrá 3) fialová 4) žltá6. S elektrolýzou vodného roztoku fluoridu draselného na katódovej pridelenej: 1) vodík2) Fluorid fluór 3) fluór 4) kyslík

Úlohy na tému "Elektrolýza"

1. Elektrolýza 400 g 20% \u200b\u200broztoku tabuľkovej soli sa zastavila, keď sa na katóde oddelí 11,2 litra (N.O) plyn. Stupeň rozkladu zdrojovej soli (v%) je:

1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18

Riešenia problému.Zostavujeme rovnicu elektrolýzy reakcie: 2NAcl + 2H20 → H2 + Cl2 + 2NAOHM (NaCl) \u003d 400 ∙ 0,2 \u003d 80 g solí boli v roztoku. (H2) \u003d 11,2 / 22,4 \u003d 0, 5 mol ν (NaCl) \u003d 0,5 ∙ 2 \u003d 1 molm (NaCl) \u003d 1 ∙ 58,5 \u003d 58,5 g solí sa rozložil počas elektrolýzy. Rozklad soli 58,5 / 80 \u003d 0,73 alebo 73%.

Odpoveď: 73% rozloženého soli.

2. Elektrolýza 200 g 10% roztoku sulfátu chrómu (III) na celkové výdavky soli (kov sa uvoľňuje na katóde). Hmotnosť (v gramoch) spotrebovanej vody je:

1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52

Riešenia problému.Zostavujeme elektrolytickú reakciu Rovnica: 2CR 2 (SO 4) 3 + 6H 2O → 4CR + 3O 2 + 6H2S04S04SKO (CR2) 3) \u003d 200 ∙ 0,1 \u003d 20gν (CR2 (SO 4) 3) \u003d 20/392 \u003d 0,051molν (H20) \u003d 0,051 ∙ 3 \u003d 0,153 molm (H20) \u003d 0,153 ∙ 18 \u003d 2,76 g

Questy zvýšenej úrovne zložitosti B3

1. Nainštalujte korešpondenciu medzi vzorca solí a rovnicou procesu prúdiacej na anóde počas elektrolýzy vodného roztoku.

3. Nainštalujte korešpondenciu medzi vzorca solí a rovnicou procesu prúdiaceho na katóde pri elektrolýze vodného roztoku.

5. Nainštalujte korešpondenciu medzi menom látky a elektrolytických produktov svojho vodného roztoku.

Odpovede: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145. V rámci, štúdium témy elektrolýzy sú absolventi dobre absorbované a vykazujú dobré výsledky na skúšku. Štúdia materiálu je sprevádzaná prezentáciou tejto témy.

Vpred

Pozor! Prezentácia sa používa výlučne na informačné účely a nesmie poskytnúť nápady o všetkých možnostiach prezentácie. Ak máte záujem o túto prácu, stiahnite si plnú verziu.

Katóda je negatívna elektróda, na nej existujú procesy obnovy.

Elektrolýza tavenia Používa sa na získanie aktívnych kovov nachádzajúcich sa v rade stresu na hliník (vrátane).

Elektrolýza chloridu taveniny

K (-) Na + + 1E -\u003e Na 0

A (+) 2Cl - - 2E -\u003e Cl 2 0

2Nacl (e-mail) -\u003e 2NA + Cl2 (len s elektrolýzou taveniny).

Hliník sa získa elektrolýzou roztoku oxidu hlinitého v roztavenom kryolite (Na3 ALF 6).

2Al 2 o 3 (e-mail) -\u003e 4AL + 3O 2

K (-) Al 3+ + 3E ~ -\u003e Al

A (+) 2O2- -2E ~ -\u003e 02

Elektrolýza taveniny hydroxidu draselného.

KOH-\u003e K + + OH ~

K (-) K + + 1E -\u003e K 0

A (+) 4OH - - 4E -\u003e O 2 0 + 2N 2

4KOH (e-mail) -\u003e 4K 0 + O 2 0 + 2N 2 O

Elektrolýza vodných roztokov je zložitejšia, pretože molekuly vody môžu byť obnovené na elektródach v tomto prípade.

Elektrolýza vodných roztokov solí Komplikovanejšie z dôvodu možnej účasti na elektródových procesoch molekúl vody na katóde a na anóde.

Pravidlá elektrolýzy vo vodných roztokoch.

V katóde:

1. Katióny, ktoré sa nachádzajú v rade kovov napätia z lítia k hliníku (vrátane), ako aj katióny NN 4 +. Neobmedzujte, namiesto toho sa obnovia molekuly vody:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

2. Katióny, ktoré sa nachádzajú v rade stresu po hliníku na vodík, môžu byť získané spolu s molekulami vody:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

Zn 2+ + 2E-> Zn 0.

3. Katióny, ktoré sa nachádzajú v rade napätí po vodíku, sú úplne obnovené: AG + + 1E-> AG 0

4. Ióny vodíka sú obnovené v kyslých roztokoch: 2N + + 2E-> H 2

Na anóde:

1. Anióny obsahujúce kyslík a F - - Neobmedzujte, molekuly vody sa namiesto toho oxidujú:

2N 2 O - 4E-> O 2 + 4N +

2. Theions síry, jódu, brómu, chlóru (v tejto sekvencii) sa oxidujú na jednoduché látky:

2sl - - 2e-> Cl 2 0 S 2- - 2E-> S 0

3. Hydroxidové ióny sú oxidované v alkalických roztokoch:

4on - - 4E-> O 2 + 2N 2 O

4. Anióny sa oxidujú v roztokoch karboxylových solí:

2 R - SOO - - 2E-> R - R + 2SO 2

5. Pri použití rozpustných anód sa elektróny do vonkajšieho reťazca vysielajú samotnú anódu v dôsledku oxidácie atómov kovov, z ktorých je anóda vyrobená:

Cu 0 - 2e-> Cu 2+

Príklady procesov elektrolýzy vo vodných roztokoch elektrolytov

Príklad 1.K 2 SO 4 -\u003e 2K + + SO 4 2-

K (-) 2H 2O + 2E-\u003e H2 + 2OH -

A (+) 2H 2O - 4E ~ -\u003e 02 + 4H +

Všeobecná elektrolytická rovnica: 2H 2 O (e-mail) -\u003e 2 H 2 + O 2

Príklad 2. NaCL -\u003e Na + + Cl ~

K (-) 2H 2O + 2E-\u003e H2 + 2OH -

A (+) 2Cl - - 2E -\u003e Cl 2 0

2Nacl + 2H 2O (e-mail) -\u003e H2 + 2NAOH + Cl 2

Príklad 3. Cu SO 4 -\u003e CU 2+ + SO 4 2-

K (-) cu 2+ + 2E ~ -\u003e cu

A (+) 2H 2O - 4E ~ -\u003e 02 + 4H +

Všeobecná rovnica elektrolýzy: 2 Cu SO 4 + 2H20 (prúd) -\u003e 2CU + O 2 + 2H2S04

Príklad 4. CH3 COOO-\u003e CH 3 COO ~ + NA +

K (-) 2H 2O + 2E-\u003e H2 + 2OH -

A (+) 2CH 3 COO ~ - 2E ~ -\u003e C2H6 + 2CO 2

Všeobecná rovnica elektrolýzy:

CH3 COONA + 2H 2O (EMAIL) -\u003e H2 + 2NAHCO 3 + C 2 H6

Questy základnej úrovne zložitosti

Test na tému "Elektrolýza taveniny a roztokov solí. Rad kovových napätí. "

1. Kliknite, že je jedným z produktov elektrolýzy vo vodnom roztoku:

1) KCI. 2) CUSO 4 3) FECI 2 4) AGNO 3

Úlohy na tému "Elektrolýza"

1. Elektrolýza 400 g 20% \u200b\u200broztoku tabuľkovej soli sa zastavila, keď sa na katóde oddelí 11,2 litra (N.O) plyn. Stupeň rozkladu zdrojovej soli (v%) je:

1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18

Odpoveď: 73% rozloženého soli.

2. Elektrolýza 200 g 10% roztoku sulfátu chrómu (III) na celkové výdavky soli (kov sa uvoľňuje na katóde). Hmotnosť (v gramoch) spotrebovanej vody je:

1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52

Questy zvýšenej úrovne zložitosti B3

1. Nainštalujte korešpondenciu medzi vzorca solí a rovnicou procesu prúdiacej na anóde počas elektrolýzy vodného roztoku.

3. Nainštalujte korešpondenciu medzi vzorca solí a rovnicou procesu prúdiaceho na katóde pri elektrolýze vodného roztoku.

5. Nainštalujte korešpondenciu medzi menom látky a elektrolytických produktov svojho vodného roztoku.

Elektrolýza (grécky Elektron - Amber + lýza - rozklad) - Chemická reakcia sa vyskytuje počas prechodu DC cez elektrolyt. Tento rozklad látok na ich zložkách pod pôsobením elektrického prúdu.

Proces elektrolýzy je presunúť katióny (pozitívne nabité ióny) do katódy (nabité negatívne) a nepriaznivo nabité ióny (anióny) na anódu (nabité pozitívne).

Anióny a katióny sa tak ponáhľali podľa anódy a katódy. Tu je chemická reakcia. Ak chcete úspešne vyriešiť úlohy na túto tému a zápisu reakcií, je potrebné oddeliť procesy na katóde a anóde. Takto bude tento článok postavený.

Katóda

Katióny sú priťahované do katárov - pozitívne nabité ióny: NA +, K +, CU 2+, FE 3+, AG + atď.

Ak chcete vytvoriť, ktorá reakcia je na katóde, v prvom rade, je potrebné určiť aktivitu kovu: jeho poloha v elektrochemickom radom kovových napätí.

Ak sa na katóde objavil aktívny kov (Li, Na, K), potom sa namiesto toho obnovia molekuly vody, z ktorých sa rozlišuje vodík. Ak sa kov strednej aktivity (CR, Fe, CD) - vodík pridelí na katóde a samotný kov. Nedodávané kovy sú zvýraznené na katóde v čistej forme (Cu, AG).

Všimnite si, že hliník sa považuje za hranicu medzi kovmi aktívnej a strednej aktivity v rade stresu. S elektrolýzou na katóde, kovy na hliník (vrátane!) Nie sú obnovené, molekuly vody sa obnovia namiesto toho - uvoľňuje sa vodík.

Ak sú ióny vodíka prijaté na katóde - H + (napríklad s HCl, H2S04 kyselinou elektrolýzou), vodík sa obnoví z molekúl kyseliny: 2H + - 2E \u003d H2

Anóda

Anióny sú priťahované k anóde - negatívne nabité ióny: SO 4 2-, PO 4-, Cl -, Br -, I -, F -, S 2-, CH3 COO.

S elektrolýzou aniónov obsahujúcich kyslík: SO 4 2-, PO 4 3- - No anióny sa oxidujú na anóde a molekuly vody, z ktorých sa rozlišuje kyslík.

Hexless anióny sa oxidujú a vylučujú zodpovedajúcimi halogénmi. Sulfid ión pri oxidácii oxidí síry. Výnimkou je fluór - ak vstupuje do anódy, molekula vody sa vypúšťa a uvoľňuje sa kyslík. Fluór je elektróngatívny prvok, preto je výnimka.

Anióny organických kyselín sú oxidované špeciálnym spôsobom: radikál susediacich s karboxylovou skupinou, a karboxylovou skupinou (COO) sa zmení na oxid uhličitý - CO2.

Príklady riešení

V procese tréningu môžete naraziť na kovy, ktoré sa chýbajú v rade činnosti. V štúdii môžete použiť rozšírený počet aktivít kovov.

Teraz budete presne vedieť, čo vyniká na katóde ;-)

Prax. Zistíme, čo je vytvorené na katóde a anóde s elektrolýzou roztokov AgCL, Cu (NO 3) 2, ALBR3, NAF, FEI 2, CH3 COTAI.

Niekedy v úlohách, ktoré potrebujete na zaznamenanie odpovede elektrolýzy. Informujem: Ak pochopíte, že je vytvorená na katóde, a čo je na anóde, potom nie je ťažké napísať reakciu. Užívajte napríklad elektrolýzu NaCl a napíšte reakciu:

NaCl + H20 → H2 + Cl 2 + NaOH

Sodík je aktívnym kovom, takže sa na katóde rozlišuje vodík. Anion neobsahuje kyslík, halogén je zvýraznený - chlór. Píšeme rovnicu, takže nemôžeme nútiť sodík, aby sa odparí bez stopy :) Sodík reaguje s vodou, vytvorí sa NaOH.

Píšeme reakciu elektrolýzy pre CUSO 4:

CUSO 4 + H 2 O → CU + O 2 + H 2 SO 4

Medi sa vzťahuje na nízkoaktívne kovy, takže je v čistej forme pridelenej na katóde. Aniónový kyslík, a preto sa v reakcii uvoľňuje kyslík. Sulfátový ión nikde nezmizne, je pripojený k vodnému vodíku a zmení sa na kyselinu malú.

Elektrolýza tavenia

Všetko, čo sme diskutovali s týmto bodom, sa týkali elektrolýzy roztokov, kde rozpúšťadlom je voda.

Pred priemyselnou chémiou je dôležitou úlohou - na získanie kovov (látok) v čistej forme. Nízko-účinné kovy (AG, Cu) sa môžu ľahko získať spôsobom elektrolýzy roztokov.

Ale čo aktívne kovy: Na, K, Li? Koniec koncov, s elektrolýzou ich riešení, nevytvárajú na katóde v jeho čistej forme, namiesto toho sa obnovia molekuly vody a rozlišuje sa vodík. Tu budeme používať taveninu, ktoré neobsahujú vodu.

V bezvodej reakcii sa roztaví, ešte jednoduchšie: látky sa rozpadnú zložkami:

ALCL 3 → AL + CL 2

LiBR → LI + BR 2

Tento článok napísal Bellevich Yuri Sergejevič a je jeho duševné vlastníctvo. Kopírovanie, distribúcia (vrátane kopírovaním na iné miesta a zdroje na internete) alebo akékoľvek iné používanie informácií a objektov bez predchádzajúceho súhlasu držiteľa autorských práv je stíhaný. Na získanie materiálov článku a povolenie ich použitia nájdete

Elektróda, na ktorej sa objaví obnova, sa nazýva katóda.

Elektróda, na ktorej dochádza k oxidácii, je anóda.

Zvážte, že procesy, ktoré sa vyskytujú v elektrolýze taveniny solí oxygénnych kyselín: HCl, HBr, HI, H 2S (s výnimkou fluoridu alebo tekutiny - HF).

V tavenine sa takáto soľ skladá z kovových katiónov a aniónov kyslého zvyšku.

Napríklad, NaCL \u003d NA + + CL -

V katóde: Na + + ē \u003d na vytvorí sa kovový sodný (vo všeobecnom puzdre - kovom v soli)

Na anóde: 2cl - - 29 \u003d cl 2 vytvorí sa plynný chlór (vo všeobecnom prípade - halogén, ktorý je súčasťou kyslého zvyšku - okrem fluóru - alebo síry)

Zvážte, že procesy vyskytujúce sa pri elektrolýze elektrolýzou roztokov elektrolytov.

Procesy prúdiace na elektródach sú určené hodnotou štandardného elektródového potenciálu a koncentráciou elektrolytu (NernST rovnica). Školský kurz neberie do úvahy závislosť elektródového potenciálu z koncentrácie elektrolytu a číselné hodnoty hodnôt štandardného potenciálu elektród sa nepoužívajú. Stačí pre študentov, aby vedeli, že v mnohých elektrochemických napätiach kovov (rad kovových aktivít) hodnota štandardného elektródového potenciálu páru Me + N / Me:

zvýšenie zľava doprava
kovy, stojace v rade na vodík, majú zápornú hodnotu tejto hodnoty
vodík, pri obnovení reakcie 2N + + 2 \u003d H2, (t.j. z kyselín) má nulovú hodnotu štandardného potenciálu elektród
kovy, ktoré stoja v rade po vodíku, majú pozitívnu hodnotu tejto hodnoty.

! vodík pri rekonštrukcii reakciou:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H2, (t.j. z vody v neutrálnom médiu) má zápornú hodnotu štandardného elektróda-potenciálu -0,41

Anódový materiál môže byť rozpustný (železo, chróm, zinok, meď, striebro atď. Kovy) a nerozpustné - inertné - (uhlie, grafit, zlato, platina), preto ióny vytvorené pri rozpustení anódy budú prítomné v roztoku:

Me - nē \u003d me + n

Vytvorené ióny kovov budú prítomné v roztoku elektrolytu a ich elektrochemická aktivita bude potrebné zvážiť.

Na základe toho môžu byť definované nasledujúce pravidlá pre procesy prúdiace na katóde:

1. Elektrolytová katión sa nachádza v elektrochemickom rade namáhaní kovov na inkluzívne hliníka, spracovanie vody sa spracováva:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H2

Kovové katióny zostávajú v roztoku, v katódovom priestore

2. Elektrolytová katión je umiestnená medzi hliníkom a vodíkom, v závislosti od koncentrácie elektrolytov alebo sa vyžaduje proces regenerácie vody alebo spôsob regenerácie kovových iónov. Keďže koncentrácia nie je v tejto úlohe špecifikovaná, oba možný proces sa zaznamenávajú:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H2

Me + n + nē \u003d ja

3. Elektrolytová katión je vodíkové ióny, t.j. Kyseliny elektrolity. Obnovené ióny vodíka:

2N + + 2 \u003d H2

4. Elektrolytová katión je po vodíku, kovové katióny sa obnovia.

Me + n + nē \u003d ja

Proces na anóde závisí od materiálu anódy a povahy aniónu.

1. Ak sa anóda rozpúšťa (napríklad železo, zinok, meď, striebro), potom kov anódy je oxidovaný.

Me - nē \u003d me + n

2. Ak antent anódy, t.j. Nespúšťa sa (grafit, zlato, platina):

a) S elektrolýzou roztokov solí kyseliny oxygénne (okrem fluoridov), proces oxidácie aniónu je;

2cl - - 29 \u003d cl 2

2br. - - 2 \u003d br 2

2i. - - 2 \u003d I 2

S2. - - 2ē \u003d s

b) s elektrolýzou alkalických roztokov, proces oxidácie hydroxochroup je:

4OH. - - 4ē \u003d 2H 2 O + O 2

c) s elektrolýzou roztokov kyselín obsahujúcich kyslík: HNO3, H2S04, H2C03, H3PO4 a fluoridy, proces oxidácie vody prebieha.

2H 2 O - 4ē \u003d 4H + + O 2

d) Pod elektrolýzou acetátov (acetátových alebo kyseliny etanovej kyseliny) sa oxiduje acetátovým iónom na etán a oxid uhličitý (IV) - oxid uhličitý.

2 SO 3 SOO - - 29 \u003d C 2H6 + 2SO 2

Príklady úloh.

1. Nainštalujte korešpondenciu medzi vzorca soľ a produktu, ktorý tvorí inertnú anódu elektrolýzou vodného roztoku.

SOLOI Formula

A) niso 4

B) naclo 4

C) licl

D) RBBR.

Produkt na anóde

1) S2) SO 2 3) Cl 2 4) 02 5) H26) Br2

Rozhodnutie:

Vzhľadom k tomu, inertná anóda je uvedená v úlohe, považujeme len zmeny, ktoré sa vyskytujú s kyselinovými zvyškami vytvorenými počas disociácie solí:

SO 4 2. - kyselinový zvyšok kyseliny obsahujúcej kyslík. Tam je proces oxidácie vody, uvoľňuje sa kyslík. Odpoveď 4.

CLO 4. - kyselinový zvyšok kyseliny obsahujúcej kyslík. Tam je proces oxidácie vody, uvoľňuje sa kyslík. Odpoveď 4.

Cl. - kyselina zvyšok kyseliny oxygénnej. Existuje proces oxidácie kyslého zvyšku. Chlór sa rozlišuje. Odpoveď 3.

Br. - kyselina zvyšok kyseliny oxygénnej. Existuje proces oxidácie kyslého zvyšku. Pridelené v bróm. Odpoveď 6.

Celková odpoveď: 4436

2. Nainštalujte korešpondenciu medzi vzorca solí a tvorbou produktu na katóde pri elektrolýze vodného roztoku.

SOLOI Formula

A) al (č. 3) 3

B) HG (č. 3) 2

C) cu (č. 3) 2

D) nano 3

Produkt na anóde

1) vodík 2) hliník 3) ortuť 4) meď 5) kyslík 6) sodík

Rozhodnutie:

Vzhľadom k tomu, katóda je uvedená v úlohe, považujeme len zmeny vyskytujúce sa s katiónmi kovov vytvorených počas disociácie solí:

Al 3+ v súlade s polohou hliníka v elektrochemickom riadku kovov napätie (od začiatku riadku k hliníku inclusive) pôjde proces obnovy vody. Rozlišuje sa vodík. Odpoveď 1.

HG2+ v súlade s postavením ortuti (po vodíku) bude proces získavania iónov ortuti. Je vytvorená ortuť. Odpoveď 3.

Cu 2+ v súlade s polohou medi (po vodíku) bude proces obnovenia iónov medi. Odpoveď 4.

Na +. v súlade s polohou sodíka (od začiatku čísla do hliníka inklusive) pôjde proces obnovy vody. Odpoveď 1.

Celková odpoveď: 1341

Materiály na tému: