Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Изучение электролиза в курсе 11 класса

Изучение электролиза в курсе 11 класса


библиотека
материалов



Электролиз- -одна из самых трудных тем, изучаемых в школе и в институте. Трудность изучения темы

заключается в нагромождении теоретического материала в институтских учебниках, значениях электродных потенциалов, законов Ома и т.д. Я предлагаю годами отработанный метод составления уравнений электролиза растворов и расплавов солей, кислот, и щелочей .

Катод- это отрицательный электрод, к которому подходят ионы металлов, ионы водорода и молекул воды. На нем происходит процесс восстановления ( разрядки). Правило:

1.Ионы металлов I и II ( А) на катоде не разряжаются. Они собираются возле него, а разряжаются молекулы воды. 2 Н2О + 2 е = Н2 + 2 ОН-

2.Ионы металлов от Zn2+ по Ni2+ могут разряжаться как отдельно, так и одновременно с молекулами воды:

а) если кислотность раствора и концентрация соли одинаковая, то разряжаются одновременно и молекулы воды , и ионы металлов. Например, Zn2+ + 2 e = Zno 2 H2O + 2 e = H2 ↑+ 2 OH-

б) если среда кислая, то происходит разрядка только молекул воды 2 Н2О + 2 е = Н2 + 2 ОН-

в) если концентрация соли высокая, то разряжаются только ионы металлов. Zn2+ + 2e=Zno

г) если раствор очень разбавленный, то на катоде разряжаются только ионы водорода воды

+ +4 е = 2 Н2

3. Ионы металлов от Cu 2+ по Pt 4+ полностью разряжаются Cu2+ + 2е = Cu o

Анод- это положительный электрод, к которому подходят ионы кислотных остатков, ионы водорода и молекулы воды На нем происходит процесс окисления. Правило:

  1. Ионы металлов кислородсодержащих кислот не разряжаются, вместо них

разряжаются молекулы воды 2 Н2О – 4 е = О2 + 4 Н+

  1. Ионы бескислородных кислот полностью окисляются( разряжаются) 2 CI- - 2 e =CI2o

  2. Если концентрация соли низкая, то окисляются гидроксид-ионы воды. 4 ОН- - 4е = О2 + 2 Н2

Используя это правило, рассмотрим и запишем процесс и уравнение реакции электролиза соли на различных примерах.



1 пример Соль образована активными металлами и разными кислотными остатками.



2 NaCI= 2 Na+ + 2 CI-

Натрий хлорид.NaCI катод- анод+

2 H2O+ 2 e = H2↑ + 2 OH 2 CI- - 2 e = CI2

Суммарное уравнение электролиза 2NaCI + 2 H2O = H2↑ +2 NaOH + CI2↑





Натрий карбонат 2 Na2CO3 = 4 Na+ + 2 CO3 2-



Катод - Анод +

4 H2O +4 e = 2 H2 + 4 OH- 2 H2O – 8 e = 2 O2 + 8 OH -

Cуммарное уравнение электролиза 2 Na2CO3 + 6 H2O = 2 H2 + 4 NaOH + O2 + 2H2CO3(2CO2 + 2 H2O)

2Na2CO3 + 4 H2O = 2 H2 + 4 NaOH + O2 + 2 CO2

2 пример.

Соль образована металлами от Zn2+ по Ni2+ на примере цинка хлорида.

А) концентрация соли высокая

ZnCI2 = Zn2+ + 2 CI-

Катод- Анод+

Zn2+ + 2 e = Zn o 2 CI- - 2 e = Ci2

Суммарное уравнение ZnCI2 = Zn o + CI2 o


Вода в данном случае участие не принимает, электролиз проходит как расплав соли.



Б)- концентрация соли очень низкая ZnCI2 = Zn2+ + 2 CI-

Катод- анод+

4 H+ +4 e =2 H2 4 OH- -4 e = O2 + 2 OH-

Суммарное уравнение 4 H2O+ 2 H2 + O2 + 2 H2O


Только вода принимает участие в данном случае.

ZnCI2 = Zn 2+ + 2 CI-

В)-Среда кислая.

Катод- Анод+

2 H2O + 2e = H2 + 2 OH- 2 CI- - 2 e= CI2o
Суммарное уравнение ZnCI2 + 2 H2O = H2 +Zn + Zn(OH)2 + CI2



Г)-одновременная восстановление и ионов цинка. и молекул воды.

ZnCI= Zn 2+ + 2 CI-

Катод- Анод+



2 H2O + 2 e = H2 + 2 OH- 2 CI- - 2 e = CI2

Zn2+ + 2 OH- = Zn o

Суммарное уравнение ZnCI2+ 2 H2O = H2 + Zn + Zn(OH)2 + CI2



3 пример

Соли металлов от Cu2+ по Pt4+ образованные кислородсодержащими и бескислор

ными кислотами.

Cоль кислородсодержащей кислоты

2 CuSO4 = 2 Cu 2+ + 2 SO4 2-

Катод- анад+

2 Cu 2+ + 4 e = 2 Cu o 2 H2O – 4 e = O2 + 2 H+

Суммарное уравнение 2 CuSO4 + 2 H2O = 2 Cu + O2 + 2 H2SO4



Соль бескислородсодержащей кислоты

CuCI2 = Cu 2+ + 2 CI-

Катод- анод+

Cu 2+ + 2 e = Cu o 2 CI- - 2 e = CI2

Суммарное уравнение CuCI2 = Cuо + CI2 o

Процесс проходит как расплав соли без участия воды.


ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВОВ СОЛЕЙ



Безкислородные NaCI Кислородсодержащие Na2SO4

2 NaCI = 2 Na ++ 2 CI- 2Na2SO4 = 4 Na+ + 2 SO4 2-

Катод- анод+ катод- анад+

2 Na+ + 2e =2 Na o 2CI- - 2 e = CI2 o 4 Na + + 4 e =4 Na O 2 SO42- - 4 e =2 SO3 + O2

уравнение 2 NaCI = 2 Na + CI2 уравнение 2Na2SO4 = 4 Na + 2 SO3+O2









ЭЛЕКТРОЛИЗ КИСЛОТ

бескис лородные кислородсодержащие

2 HCI =2 H+ + 2 CI- 2 H2SO4 = 4 H+ + 2 SO4 2-

Катод- анод+ катод- анод+

2 Н+ + 2 е = Н2 2 CI- - 2 e =CI2 4 H+ + 4 e = 2 H2 2 SO4 2- - 4 e =2SO3 + O2

Уравнение 2 HCI= H2 + CI2 уравнение 2 H2SO4 = 2 H2 + 2 SO3 + O2



ЭЛЕКТРОЛИЗ ЩЕЛОЧЕЙ

На катоде разряжаются ионы щелочных металлов, а на аноде гидроксид ионы воды

4 NaOH = 4 Na+ + 4 OH-

Катод- Анод+

4 Na + + 4 e = 4Na 4 ОН- - 4e = O2 + 2 H2O

уравнение 4 NaOH = 4 Na + O2 + 2 H2O



ЭЛЕКТРОЗ СОЛЕЙ С РАСТВОРИМЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Электролиз сульфата меди(II) с медным анодом.

CuSO4 = Cu 2+ + SO4 2-

Катод- анод+

Cu2+ + 2 e = Cu o Cu o – 2 e + Cu 2+

При растворимом аноде окисляются не ионы металла, а атомы металла, из

которого изготовлен анод. Он окисляется.. Ионы меди переходят к атому и разряжаются

на нем. Концентрация соли остается неизменной. Сколько меди растворилось на аноде, столько же ее выделится на катоде.



Только до конца зимы! Скидка 60% для педагогов на ДИПЛОМЫ от Столичного учебного центра!

Курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации от 1 400 руб.
Для выбора курса воспользуйтесь удобным поиском на сайте KURSY.ORG


Вы получите официальный Диплом или Удостоверение установленного образца в соответствии с требованиями государства (образовательная Лицензия № 038767 выдана ООО "Столичный учебный центр" Департаментом образования города МОСКВЫ).

Московские документы для аттестации: KURSY.ORG


Общая информация

Номер материала: ДБ-400075

Похожие материалы



Очень низкие цены на курсы переподготовки от Московского учебного центра для педагогов

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 60% скидки (только до конца зимы) при обучении на курсах профессиональной переподготовки (124 курса на выбор).

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: KURSY.ORG