Презентация по химии "Электролиз водных растворов электролитов"

• 1 слайд

  Электролиз
  водных растворов электролитов
  Автор: учитель химии МБОУ СОШ №1
  Г. Минеральные Воды
  Рыбинцева Л.И.
  

• 2 слайд

  Электролиз
  водных растворов электролитов
  
  План изучения:
  -Электролиз как окислительно-восстановительный процесс.
  -Электроды и электродные реакции
  -Электролиз растворов электролитов
  -Электролиз в заданиях билетов ЕГЭ
  
  

• 3 слайд

  Электролиз
  
  Электролиз— физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.
  

• 4 слайд

  
  Реакции, протекающие на электродах, называются электродными.
  
  Электродные реакции
  катодная реакция
  анодная реакция
  

• 5 слайд

  
  Катодная реакция протекает на катоде, является реакцией восстановления катиона:
  Kt+ + e- → Kt
  Анодная реакция протекает на аноде, является реакцией окисления аниона:
  An- - e- → An
  
  

• 6 слайд

  Катодные процессы в водных растворах солей
  
   
  
  

• 7 слайд

  
  
  Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:
  
  I-, Br-, S2-, Cl-, OH-, SO42-, NO3-, F-
  Восстановительная активность анионов уменьшается
  

• 8 слайд

  
  На нерастворимом (инертном) аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды.
  1. Если анион является кислотным остатком бескислородной кислоты (например, S2-, Cl-, Br -,
  J -), то на аноде окисляется анион до S. Cl2. Br2. I2.
  2. Если анион является кислотным остатком кислородсодержащей кислоты (например, SO42-, NO3-, PO43-, CO32-, а также F- ), то на аноде окисляется вода.
  3. При окислении анионов органических кислот происходит процесс:
  2RCOO- - 2e- → R – R + 2CO2↑
  
  

• 9 слайд

  Анодные процессы в водных растворах
  
  

• 10 слайд

  При электролизе водных растворов электролитов с инертными (неактивными) электродами используют следующие правила:
  1. При электролизе водного раствора соли активного металла (от Li до Al включительно) и кислородсодержащей кислоты на катоде выделяется водород , а на аноде – кислород, и электролиз сводится к электролитическому разложению воды:
  2H2O электролиз 2H2↑ + O2↑
  Растворенная соль остается в неизменном виде. В ходе электролиза наблюдается концентри-рование раствора за счет уменьшения содержания растворителя.
  
  

• 11 слайд

  
  
  Рассмотрим в качестве примера электролиз водного раствора сульфата натрия с инертными электродами, например, платиновыми.
  Схематично процесс можно представить так:
   
  катод (Pt) Na2SO4 анод (Pt)
  ← 2 Na+ + SO42- →
  H2O
  2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH- H2O – 4e- = O2↑+ 4H+
  
  

• 12 слайд

  В прикатодном пространстве, так называется пространство вблизи катода, накапливаются ионы Na+ и ионы OH-, т.е. образуется щелочь, а около анода среда становится кислой за счет образова-ния серной кислоты. Суммарное уравнение:
  2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+ 1
  2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 2
  6 H2O электролиз 2H2↑ + O2↑+ 4OH- + 4H+
  Если катодное и анодное пространство не разделены перегородкой, то ионы H+ и OH- образуют воду и уравнение электролиза примет вид: 2H2O электролиз 2H2↑ + O2↑. Итак, электролиз водного раствора сульфата натрия сводится к электролизу воды.
  

• 13 слайд

  2. При электролизе водного раствора соли активного металла (от Li до Al включительно) и бескислородной кислоты на катоде выделяется водород , а на аноде – неметалл. В растворе образуется основание. В случае фторидов на аноде окисляется вода и выделяется кислород:
  2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+
  Рассмотрим в качестве примера электролиз водного раствора хлорида натрия с инертными электродами, например, платиновыми.
  Схематично процесс можно представить так:
  катод (Pt) NaCl анод (Pt) ← Na+ + Cl- →
  H2O
  2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 2Cl- ­ 2e = Cl2↑
  
  

• 14 слайд

  
  В прикатодном пространстве накапливаются ионы Na+ и ионы OH-, т.е. образуется щелочь. Суммарное уравнение:
  2Cl- + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + 2OH-
  Суммарное уравнение электролиза в молеку-лярном виде примет вид:
  2NaCl + 2H2O электролиз Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
  
  При электролизе водного раствора хлорида натрия на катоде выделяется водород, на аноде – хлор, а в растворе образуется гидроксид натрия.
  

• 15 слайд

  3. При электролизе водного раствора соли металла средней активности (после Al до водорода) и кислородсодержащей кислоты на катоде выделяются металл и водород одновременно, а на аноде – кислород.
  В качестве примера рассмотрим электролиз раствора сульфата цинка с инертными электродами. Схема процесса:
  катод (Pt) ZnSO4 анод (Pt)
  ← Zn2 + + SO42- →
  H2O
  Zn2 + + 2e- = Zn
  2H2O + 2e- = H2 ↑ + 2OH- 2H2O – 4e- = O2 ↑ + 4H+
  Cуммарное уравнение реакции:
  Zn2 + + 2H2O электролиз Zn + H2 ↑ + O2 ↑ + 2H+
  в молекулярном виде:
  ZnSO4 + 2H2O электролиз Zn + H2 ↑ + O2 ↑ + H2SO4
  
  

• 16 слайд

  
  6. При электролизе водного раствора соли неактивного металла (от водорода до Au включительно) и бескислородной кислоты на катоде выделяется металл, а на аноде – неметалл.
  При этом уравнение электролиза водного раствора и расплава совпадают. В ходе электролиза наблюдается разбавление раствора, поскольку уменьшается содержа-ние растворенной соли.
  
  

• 17 слайд

  
  Рассмотрим в качестве примера электролиз раствора хлорида меди (II) с нерастворимыми (угольными) электродами. Стандартный электродный потенциал меди равен + 0,34В, а водорода принят равным нулю. Так как медь расположена в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода, то на катоде восстанавливаются ионы Cu2+, и выделяется медь:
  Cu2+ + 2e- = Cu
  На аноде окисляются хлорид - ионы Cl-, и выделяется свободный хлор:
  2Сl- - 2e- = Cl2↑
  
  
  

• 18 слайд

  
  Рассмотрим в качестве примера электролиз раствора хлорида меди (II) с нерастворимыми (угольными) электродами. Стандартный электродный потенциал меди равен + 0,34В, а водорода принят равным нулю. Так как медь расположена в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода, то на катоде восстанавливаются ионы Cu2+, и выделяется медь:
  Cu2+ + 2e- = Cu
  На аноде окисляются хлорид - ионы Cl-, и выделяется свободный хлор:
  2Сl- - 2e- = Cl2↑
  
  
  

• 19 слайд

  
  
  7. При электролизе водного раствора соли аммония на катоде восстанавливается вода:
  2H2O + 2e- = H2 + 2OH-
  8. При электролизе водного раствора соли активного металла органической кислоты на катоде выделяется водород, на аноде углеводород и углекислый газ, а в растворе образуется щелочь.
  
  

• 20 слайд

  Реакция Кольбе
  Рассмотрим электролиз водного раствора соли активного металла органической кислоты на примере электролиза раствора ацетата натрия на инертных электродах. Схематично процесс можно представить так:
  
  

• 21 слайд

  Если между катодом и анодом имеется пористая перегородка,то электролиз протекает так:
  катод (Pt) CH3COONa анод (Pt)
  ← 2Na+ + CH3COO- →
  H2O
  2H2O + 2e- =H2↑ + 2OH- 2СH3COO- - 2e- =C2H6↑ + 2CO2↑
  В прикатодном пространстве накапливаются ионы Na+ и ионы OH-, т.е. образуется щелочь.
  Суммарное уравнение электролиза в молекулярном виде примет вид:
  2CH3COONa + 2H2O электролиз C2H6↑ + 2CO2 ↑
  + H2↑ + 2NaOH
  

• 22 слайд

  Если между катодом и анодом имеется пористая перегородка,
  то электролиз протекает так:
  
  Суммарное уравнение электролиза в молекулярном виде примет вид:
  2CH3COONa + 2H2O электролиз C2H6↑ + H2↑ + 2NaНСО3
  

• 23 слайд

  9. Электролиз водного раствора щелочи сводится к электролитическому разложению воды:
  2H2O электролиз 2H2↑ + O2↑
  10. Электролиз водного раствора кислородсо-держащей кислоты сводится к электролитическо-му разложению воды:
  2H2O электролиз 2H2↑ + O2↑
  В ходе электролиза наблюдается концентриро-вание раствора, поскольку уменьшается содержа-ние растворителя.
  11. При электролизе водного раствора бескислородной кислоты на катоде выделяется водород, а на аноде – неметалл. Вода не подвергается электролизу.
  
  

• 24 слайд

  Электролиз в заданиях билетов ЕГЭ
  
  проверяется в КИМах ЕГЭ
  на базовом уровне сложности в вопросах 16, 23;
  на повышенном уровне сложности в вопросах 29;
  на высоком уровнe сложности в вопросах 37, 38.
  

• 25 слайд

  Установите соответствие между формулой вещества и простым веществом, которое образуется на катоде в результате электролиза его водного раствора
  Химическая формула:
  А) СаCl2
  Б) AgNO3
  В) CuSО4
  Г) К2S
  1) Mg
  2) H2
  3) Ag
  4) Li
  5) S
  6) Cu
  

• 26 слайд

  Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе ее водного раствора.
  
  ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТ НА АНОДЕ
  А) Rb2SO4 1) метан
  Б) CH3COOK 2) сернистый газ
  В) BaBr2 3) кислород
  Г) CuSО4 4) водород
  5) бром
  6) этан и углекислый газ
  
  
  
  

• 27 слайд

  Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора.
  ФОРМУЛА СОЛИ
  
  А) Al(NO3)3
  Б) CuCl2
  В) SbCl3
  Г) Cu(NO3)2
  УРАВНЕНИЕ КАТОДНОГО ПРОЦЕССА
  1) 2H2O – 4e → O2 + 4H+
  2 ) 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
  3) Cu2+ + 2e → Cu0
  4) Cu2+ + 1e → Cu+
  5) Sb3+ +3e→ Sb0
  

• 28 слайд

  Задание 37.
  В результате неполного сгорания угля получили газ,в токе которого нагревали оксид железа (3). Полученное вещество растворили в горячей концентрированной серной кислоте. Образовавшийся раствор соли подвергли электролизу. Напишите уравнения 4-х описанных реакций.
  

• 29 слайд

  Используемые ресурсы
  Репититор по химии под редакцией А.С. Егорова-Ростов на Дону: Феникс, 2013 с. 292.
  http://distant-lessons.ru
  http://festival.1september.ru/
  https://ege.yandex.ru/
  http://himik.pro/electroliz/elektroliz-rastvora
  http://maratakm.narod.ru/
  http://chem.reshuege.ru/test?theme=31