Презентация по химии на тему "Электролиз"

• 1 слайд

  
  
  Электролиз, как окислительно-восстановительный процесс
  .
  Учитель химии: Л.Ш.Махмутова.
  МБОУ«Русско-татарская средняя общеобразовательная школа №136» Приволжского района г. Казани
  

• 2 слайд

  Цель и задачи урока.
  Цель: сформировать у учащихся понятие процесса электролиза, как одного из способов получения металлов.
  Задачи:
  обучающие:
  научить учащихся определять процессы, происходящие на электродах, составлять суммарные уравнения реакции электролиза.
  научить учащихся пользоваться опорными знаниями, составлять конспект урока.
  углубить знание окислительно-восстановительных процессов, понимание практического значения электролиза в природе и жизни человека.
  развивающие:
  развивать мышление учащихся, научить их делать логические выводы из наблюдений.
  закрепить умения и навыки химического эксперимента, умение работать с таблицами, справочным материалом, дополнительной литературой, опорными схемами.
  воспитывающие:
  формировать интерес учащихся к изучению химии, умение использовать приобретенные знания. Практическое значение электролиза в природе и жизни человека.
  Тип урока: изучение нового материала.
  Вид урока: проблемно-исследовательская работа
  
  

• 3 слайд

  Сущность электролиза.
  
  Электролиз — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролитов.
  Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу — анод, после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом электролита.
  Электроды, как правило, бывают металлические, но применяются и неметаллические, например графитовые (проводящие ток).
  На поверхности электрода, подключенного к отрицательному полюсу источника постоянного тока (катоде), ионы, молекулы или атомы присоединяют электроны, т. е. протекает реакция электрохимического восстановления. На положительном электроде (аноде) происходит отдача электронов, т. е. реакция окисления. Таким образом, сущность электролиза состоит в том, что на катоде происходит процесс восстановления, а на аноде — процесс окисления.
  
  

• 4 слайд

  
  
  В результате электролиза на электродах (катоде и аноде) выделяются соответствующие продукты восстановления и окисления, которые в зависимости от условий могут вступать в реакции с растворителем, материалом электрода и т. п., — так называемые вторичные процессы.
  Металлические аноды могут быть: а) нерастворимыми или инертными (Pt, Au, Ir, графит или уголь и др.), при электролизе они служат лишь передатчиками электронов; б) растворимыми (активными); при электролизе они окисляются.
  В растворах и расплавах различных электролитов имеются разноименные по знаку ионы, т. е. катионы и анионы, которые находятся в хаотическом движении. Но если в такой расплав электролита, например расплав хлорида натрия NaCl, опустить электроды и пропускать постоянный электрический ток, то катионы Na+будут двигаться к катоду, а анионы Cl– — к аноду. На катоде электролизера происходит процесс восстановления катионов Na+ электронами внешнего источника тока:
  
  

• 5 слайд

  Na+ + e– = Na0
  На аноде идет процесс окисления анионов хлора, причем отрыв избыточных электронов от Cl– осуществляется за счет энергии внешнего источника тока:
  Cl– – e– = Cl0
  Выделяющиеся электронейтральные атомы хлора соединяются между собой, образуя молекулярный хлор: Cl + Cl = Cl2, который и выделяется на аноде. Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида натрия:
  2NaCl —> 2Na+ + 2Cl– —электролиз—> 2Na0 + Cl20
  
  

• 6 слайд

  Более сложные процессы электролиза протекают в водных растворах электролитов. В качестве примера рассмотрим электролиз водного раствора хлорида натрия. При прохождении тока через раствор протекающие на электродах процессы существенно отличаются от реакций, идущих в расплаве. На катоде вместо ионов Na+ будут восстанавливаться молекулы воды:
  2H2O + 2e– = H2 + 2OH–
  В данном случае два электрона, поступающие с катода, реагируют с двумя молекулами воды, образуя молекулу ВОДОРОДА и два иона гидроксила. На аноде протекает реакция окисления хлорид-ионов:
  2Cl– – 2e– = Cl2
  Следовательно, при электролизе водного раствора NaCl на катоде выделится ВОДОРОД, а на аноде хлор, в растворе (в катодной зоне) будет накапливаться NaOH. Общее уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия в ионной и молекулярной форме можно выразить так:
  2H2O + 2Cl– = H2 + Cl2 + 2OH–
  или
  2H2 + 2NaCl = H2 + Cl2 + 2NaOH
  В случае если раствор очень разбавленный и концентрация NaCl мала, на аноде вместе с ионами Cl– могут окисляться молекулы воды:
  2H2O – 4e– = O2 + 4H+
  Процесс образования кислорода играет большую роль во многих анодных процессах при электролизе водных растворов.
  
  

• 7 слайд

  Восстановительный процесс на катоде
  Рассмотрим, как будет протекать восстановительный процесс на катоде в водных растворах. Руководствуясь таблицей стандартных электродных потенциалов металлов, можно указать следующие случаи:
  1. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, большим, чем у ВОДОРОДА, расположены в ряду напряжений после него: Cu2+, Hg22+, Ag+, Pt2+, ..., до Pt4+. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла.
  2. Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (металлы начала ряда напряжений Li+, Na+, K+, Rb+, ..., до Al3+ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды.
  3. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем ВОДОРОДА, но большим, чем у алюминия (Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, ..., до H). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними величинами электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.
  
  

• 8 слайд

  Окислительный процесс на аноде
  На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды. При электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме HF и фторидов) у анода будут окисляться (разряжаться) анионы. Так, например, при электролизе растворов кислот и их солей (HI, HBr, HCl и т. п.) на аноде будет окисляться соответствующий ион ГАЛОГЕНА и передавать свои электроны во внешнюю цепь электролизера, в случае HI реакция на аноде:
  I– – e– = I0 (I0 + I0 = I20)
  При электролизе кислородсодержащих кислот и их солей (SO42–, NO3–, PO43– и т. п.) с максимальной степенью окисления неметалла на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды с выделением кислорода, так как потенциал окисления воды значительно меньше, чем для таких анионов. Например:
  2SO42– – 2e– = S2O82–
  что на много превышает стандартный потенциал окисления воды
  2H2O – 4e– = O2 + 4H+
  

• 9 слайд

  
  
  
  Электролиз водного раствора соли, образованной активным металлом и кислородсодержащей кислотой.
  
  Рассмотрим электролиз водного раствора сульфата натрия с нерастворимыми платиновыми электродами. Реакции, происходящие при электролизе водного раствора Na2SO4 на катоде и аноде могут быть выражены следующим образом:
  на катоде:
  2H2O + 2e– = H2 + 2OH–
  2Na+ + 2OH– = 2NaOH
  на аноде:
  2H2O – 4e– = O2 + 4H+
  2H+ + SO42– = H2SO4
  Таким образом на катоде выделяется ВОДОРОД, а на аноде — кислород; в катодном пространстве получается гидроксид натрия, в анодном пространстве серная кислота. При смещении растворов получится Na2SO4 и H2O. Следовательно, количества ионов натрия и SO42– остаются неизменными (соль не расходуется), т. е. в данном случае при электролизе водного раствора Na2SO4 происходит разложение воды.
  
  

• 10 слайд

  Электролиз водного раствора соли, образованной активным металлом и бескислородной кислотой.
  
  В качестве примера рассмотрим электролиз водного раствора йодида калия KI с угольными электродами. Йодид калия в водном растворе содержит ионы K+ и I–. Катодный процесс аналогичен катодному процессу при электролизе Na2SO4. На аноде отрицательно заряженные ионы йода притягиваются к нему и, отдавая свои электроны, превращаются в молекулярный йод. Следовательно, на катоде выделяется ВОДОРОД, а на аноде йод.
  
  

• 11 слайд

  Электролиз водного раствора соли, образованной малоактивным металлом и бескислородной кислотой.
  При электролизе растворов солей , содержащих ионы , расположенные между аллюминием и новородом, в ряду активности металлов,на катоде могут протекать ,как восстановление катионов, так и выделение водорода.
  На аноде окисляется галоген.
  

• 12 слайд

  Закрепление материала.
  Обьяснить в письменной и устной форме электролиз растворов следующих солей:
  Хлорида меди, хлорида калия, сульфата калия, бромида меди, сульфата меди.