Презентация 11 класс электролиз

Электролиз

Электролиз Электролиз – это физико-химический окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах или расплавах электролитов под  действием электрического тока,  заключающийся в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ - продуктов вторичных реакций на электродах. процесс на катоде K(-): катион принимает электроны и восстанавливается процесс на аноде A(+):  анион отдает электроны и окисляется 

Электролиз расплавов на примере хлорида натрия (NaCl) При сильном нагревании твердый хлорид натрия плавится. Полученный расплав содержит подвижные ионы натрия и хлора, освободившиеся из кристаллической решетки, и поэтому проводит электрический ток. Если в расплав опустить угольные электроды, присоединенные к источнику тока, ионы приобретают направленное движение: катионы Na+ движутся к отрицательно заряженному электроду – катоду, анионы Cl– – к положительно заряженному электроду – аноду. На катоде ионы  Na+ получают электроны и восстанавливаются до металла:  Na++e−→Na (восстановление), а на аноде ионы Cl– отдают электроны и окисляются до свободного хлора: 2Cl––2e−→Cl2 (окисление). Таким образом, в результате процесса электролиза расплав хлорида натрия разлагается на простые вещества: K−:2Na++2e−→2Na A+:2Cl−−2e−→Cl2 Суммарное уравнение электролиза: эл.ток2Na++2Cl−→эл.ток2Na+Cl2  

Электролиз растворов электролитов В водных растворах процессы электролиза осложняются присутствием воды, которая проявляет двойственную природу: она может проявлять свойства и окислителя, и восстановителя. На катоде вода может принимать электроны, и тогда атомы водорода в ней будут восстанавливаются до газообразного водорода: K−:2H2O+2e−→H2↑+2OH–. На аноде вода может отдавать электроны, при этом атомы кислорода будут окисляться до газообразного кислорода:  A+:2H2O–4e−→O2+4H+. Другими словами, при электролизе растворов электролитов (чаще всего солей) на катоде и аноде протекают конкурирующие процессы: катионы металла Me+n конкурируют с катионами водорода H+, а анионы кислотных остатков Ann− конкурируют с анионами гидроксильных групп (OH)−. Рассмотрим подробнее процессы, протекающие на электродах.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССОВ НА КАТОДЕ На отрицательно заряженном электроде - катоде, происходит восстановление катионов, которое не зависит от материала катода, из которого он сделан, но зависит от активности металла, т.е. от положения металла в электрохимическом ряду напряжения (ЭХР). (Сравниваем окислительную способность, то есть способность принимать электроны, ионов металлов и иона водорода)

Закономерности процессов на аноде Процесс на положительно заряженном электроде - аноде зависит от материала анода и от природы аниона. При электролизе растворов электролитов на аноде происходит окисление анионов. Образующийся продукт зависит от восстановительной активности аниона кислотного остатка. 1. Растворимый анод при электролизе, как правило, растворяется с образованием катионов металла анода. 2. На нерастворимом аноде, если кислотный остаток соли  бескислородный (кроме фторидов!), происходит окисление аниона до простого вещества - неметалла. 3. Если в состав соли входит остаток кислородсодержащей кислоты, то на аноде происходит окисление воды и выделяется кислород. 

Пример – электролиз раствора хлорида натрия (NaCl) 1. Записать диссоциацию соли: NaCl = Na++Cl- 2. Классифицируем катион (см. процессы на катоде) – Натрий – активный металл, он стоит в ряду напряжений левее водорода, поэтому на катоде восстанавливается вода и выделяется водород.  2. Классифицируем анион – Хлорид-ион не содержит атомов кислорода, поэтому на аноде он окисляется и выделяется хлор. Запишем полученные реакции: K"катод"(-): 2H2O+2e¯=H2↑+2OH−|1 A"анод"(+): 2Cl−−1e¯⋅2=Cl2↑|1 При сложении уравнений полуреакций получаем сокращенное ионное уравнение электролиза: 2Cl–+2H2O→H2+Cl2+2OH–. Суммарное уравнение электролиза Σ:2NaCl(p−p)+2H2O→эл.токH2↑+Cl2↑+2NaOH

Пример 2 – электролиз раствора сульфата натрия (Na2SO4) Запишем диссоциацию соли: Na2SO4 = 2Na + + SO4 2- K(-):  2H2O+2e¯=H2↑+2OH−|2 A(+): 2H2O—4e¯=O2↑+4H+|1 Если первое уравнение умножить на 2 и сложить со вторым уравнением, получим: 2⋅2H2O+2H2O=2H2+O2+4H++2⋅2OH– 6H2O=2H2+O2+4H++4OH–. Ионы водорода и гидроксид-ионы реагируют друг с другом: 4H++4OH–=4H2O После сокращения молекул воды в левой и правой частях получаем полное уравнение электролиза: 2H2O=2H2+O2

Опыт: Электролиз йодида калия