На головну

ЕЛЕКТРОЛІЗ

  1.  Кількість виділився при електролізі речовини пропорційно кількості пропущеного електрики і атомної масі з урахуванням валентності.
  2.  Перелік даних для проектування процесів електролізу
  3.  Отримання енергії електролізом
  4.  Приклади електролізу водних розчинів солей
  5.  електроліз
  6.  ЕЛЕКТРОЛІЗ

У розчинах і розплавах електролітів є різнойменні по знаку іони (катіони і аніони), які знаходяться в хаотичному русі. Якщо в такий розчин або розплав електроліту (наприклад, NaCl) занурити інертні (вугільні електроди) і пропустити постійний електричний струм, то іони будуть рухатися до електродів: катіони натрію до катода, аніони хлору до анода (рис.1).

 
 

 Рис.1 Схема електролізу хлориду натрію

Іони Na+, Прийнявши електрони, відновляться, а Cl- хлорид іони, віддавши електрони аноду, окислятся.

(-) Na+ + 1e a Na+

(+) 2Cl- -2e A Cl20

Na+ + 1e a Na+ x 2 Складемо обидва рівняння електродних

2Cl- -2e A Cl20 реакцій, (попередньо помноживши

на 2 перше рівняння), отримаємо

сумарне рівняння електролізу.

У підсумку на катоді виділиться натрій, на аноді молекулярний хлор:

2NaCl електролізa2Na + Cl2

Ця реакція є окислювально-відновної: на аноді протікає окислення, на катоді - відновлення.

ЕЛЕКТРОЛІЗ - це окислювально-відновний процес, що протікає на електродах при проходженні електричного струму через розчин або розплав електроліту.

Сутність електролізу складається в здійсненні за рахунок електричної енергії хімічних реакцій - відновлення на катоді і окисленні на аноді. На відміну від звичайних ОВР, полуреакции розділені в просторі.

У водному розчині на катоді можуть протікати наступні процеси:

А) Якщо метал коштує в ряді напруг металу правіше водню, то на катоді відновлюється метал, наприклад:

Cu2+ + 2e-aCu0

Б) Якщо метал коштує в ряді напруг лівіше алюмінію (включно), Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al то на катоді відновлюється вода з виділенням водню:

2H2O + 2e aH2+ 2OH-

В) Якщо метал коштує в ряді напруг правіше алюмінію, але лівіше водню, Мn, Cr, Zn, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, то на катоді відбуваються одночасно два процеси відновлення катіонів металу і молекул води:

2H2O + 2e a H2 + 2OH- ме0+ neaMe+ ne

Г) У розчині кислоти відбувається відновлення іонів водню з утворенням молекули Н2:

+ + 2е a H2

Процеси, які відбуваються на аноді, визначаються матеріалом анода. На інертному або нерозчинному аноді (Графіт, платина) можливі два процеси:

А) якщо іони кислотного остатка не містять атомів кисню, то окислюються вони самі: 2Cl- -2e-aCl20

Б) Якщо іони кислотного залишку містять кисень, то окислюється вода:2H2O - 4e aO2+ 4H+

В) У лугах 4ОН- -4еa Про2 +2 Н2О

(Випадки з розчинними анодами, при якому відбувається окислювання матеріалу анода тут не розглядаються.)

Електроліз знайшов широке застосування в промисловості і в першу чергу використовується для отримання металів і газів.

Розглянемо приклади: 1) CuCl2, 2) Hg (NO3)2. 3) KOH (розплав), 4) MgI2, 5) Na2SO4 6) H2SO4

приклад 1. Складіть схеми електролізу розчину хлориду міді (II) з інертними електродами

У розчині хлорид міді дисоціює на іони:

CuCl2aCu2+ + 2Cl-

При пропущенні електричного струму до негативного електроду (катоду) будуть переміщатися катіони міді Cu2+ і приймати електрони (відновлюватися). До позитивного електрода (анода) будуть підходити аніони хлору і віддавати електрони (окислюватися). Таким чином, схема електролізу така:

(-) Cu2+ + 2e aCu0 ¦ х 1

(+) 2Cl- - 2e aCl20 ¦ х 1

Складаємо ліві і праві частини:

Cu2+ + 2е + 2Cl- + 2еaCu0+ Cl2

електроліз

CuCl2aCu + Cl2

Приклад 2. Складіть схеми електролізу розчину нітрату ртуті (II) з інертними електродами

У розчині нітрат ртуті дисоціює на іони:

Hg (NO3)2 aHg2+ + 2NO3-

При пропущенні електричного струму на катоді відновлюються іони ртуті, а на аноді окислюється вода:

(-) Hg2+ + 2e aHg0 ¦4 ¦ х 2

(+) 2H2O - 4e aO2 + 4H+ ¦2 ¦ х 1

так як кількість електронів, віддане відновником повинна дорівнювати кількості електронів прийнятих окислювачем, то перше рівняння потрібно помножити на 2. Складаємо ліві і праві частини двох рівнянь:

Hg2+ + 2H2O aO2+ 4H+ + Нg0 + NO3-

У розчині катіони водню і нітрат-аніони з'єднаються, і утворюється азотна кислота. Сумарне рівняння електролізу має вигляд:

електроліз

2Hg (NO3)2 + 2H2O aHg0 + 4HNO3 + O2

приклад 3. Складіть схеми електролізу розплаву гідроксиду калію з інертними електродами.

Рівняння дисоціації розплаву гідроксиду калію має вигляд:

КОНaК+ + ОН-

При пропущенні електричного струму до негативного електроду (катоду) будуть переміщатися катіони калію До+ і приймати електрони (відновлюватися). До позитивного електрода (анода) будуть підходити гідроксид-аніони і віддавати електрони (окислюватися). Таким чином, схема електролізу така:

(-) До+ + E aК0 х 4

(+) 4ОН- - 4e aО20 + 2Н2О

-------------------------------------------------- -

+ + 4e + 4ОН- - 4e a4К0 + Про20 + 2Н2О

 електроліз, розплав

4КОН a4К0 + Про2 + 2Н2О

приклад 4. Складіть схеми електролізу розчину йодиду магнію з інертними електродами.

У розчині йодид магнію дисоціює на іони:

MgI2aMg2+ + 2I-

Іони магнію Mg2+ не можуть відновлюватися (відновлюється вода), до позитивного електрода (анода) будуть підходити аніони йоду і віддавати електрони (окислюватися). Схема електролізу така:

(-) Mg2+

H2O + 2e aH2+ 2OH-

(+) 2I- - 2e aI2

-------------------------------------------------- ---

Mg2+ + 2H2O + 2I- aI20 + H2 + 2OH-

 електроліз

MgI2 + 2H2O aMg (OH)2 + I2 + H2

Приклад 5. Складіть схеми електролізу розчину сульфату натрію з інертними електродами.

При дисоціації водного розчину сульфату натрію утворюються такі іони:

Na2SO4 aNa+ + 2SO42

Іони натрію і сульфат-іони не можуть розряджатися на електродах, тому на катоді відновлюється, а на аноді окислюється, вода:

(-) Na+ -

2H2O + 2e aH2+ 2OH- х 2

(+) SO42

2H2O - 4e aO2+ 4H+

__________________________________

4H2O + 2H2O aO2+ 4H+ + 2H2 + 4OH-

або, (враховуючи, що при перемішуванні протон водню і гідроксид-іони утворюють воду, отримуємо: 4H+ + 4OH- a4H2O)

 злектроліз

2H2O aO2+ 2H2

приклад 6. Складіть схеми електролізу розчину сірчаної кислоти (інертні електроди)

У водному розчині сірчана кислота практично повністю дисоціює на іони за двома ступенями:

H2SO4 -H++ HSO4-

HSO4- aH++ SO42

При пропущенні через розчин постійного електричного струму до катода будуть переміщатися іони водню, які і відновлюються:

(-) 2H++ 2eaH2

Поблизу анода скупчуються сульфат-іони які, однак, не окислюються в водних розчинах, тому що легше окислюється вода:

(+) 2H2O-4ea4H++ O2

(-) 2H++ 2eaH2 х 2

(+) 2H2O-4ea4H++ O2

електроліз

4H++ 2H2Oa2H2+ 4H++ O2

електроліз

2H2Oa2H2+ O2

Кількості речовин, що виділилися на електродах, визначають за рівняннями електродних реакцій. Залежність кількості речовини, що утворився при електролізі, від часу і сили струму описується законом Фарадея:

v = I ? / F ,де I - сила струму (А),

? - тривалість електролізу (с)

F = 96500 Кл / моль - постійна Фарадея.




 електроліти неелектроліти- |  ПІДСТАВИ з точки зору ТЕД - електроліти, які дисоціюють на катіон металу і аніон гідроксильної групи. |  іонообмінних РЕАКЦІЇ |  ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ |  Гідроліз солей, утворених слабкими багатоосновними кислотами і сильними основами протікає східчасто. |  ВПРАВИ |  РАЗБОР ЗАВДАНЬ З ТЕСТІВ ЄДІ |  ТРЕНУВАЛЬНІ ЗАВДАННЯ З ТЕСТІВ ЄДІ |  ЧАСТИНА В |  ЧАСТИНА З |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати