Электролиз
презентация урока для интерактивной доски по химии (11 класс) на тему
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Определение Электролиз – это окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах при пропускании через раствор или расплав электролита постоянного электрического тока. «Электро - » означает электрический ток, а « - лиз» - разложение. Значит, «электролиз» означает – разложение электрическим током. Электрод – проводник, обычно провод или стержень, по которому электрический ток поступает в какую-либо среду или уходит из нее. Рассмотрим, какие бывают электроды
Электроды Катод – это отрицательно заряженный электрод Анод – положительно заряженный электрод При электролизе электрическая энергия переходит в химическую. На катоде протекает процесс восстановления , т.е. процесс присоединения электронов. На аноде протекает процесс окисления , т.е. процесс отдачи электронов. Так как катод заряжен отрицательно, к нему стремятся положительно заряженные ионы, называемые катионами . К положительно заряженному аноду стремятся отрицательно заряженные ионы, называемые анионами . Катод является восстановителем, т.е. он отдает электроны катионам. Анод является окислителем, т.е он принимает электроны от анионов . Т.е., достигнув электродов, ионы разряжаются, превращаясь в атомы или группы атомов.
Разновидность анода Активный Инертный Активным называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза, в результате чего анод растворяется и в виде катионов переходит в раствор Инертным называется анод, материал которого не претерпевает окисления в ходе электролиза. Инертные аноды делают из графита, угля, платины.
Активный анод Инертный анод
Виды электролиза Существует два вида электролиза: электролиз расплавов электролиз растворов Электролитическая диссоциация – это процесс распада электролита на ионы при растворении его в воде или расплавлении . Электроли́т — вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы, что происходит в растворах и расплавах, или движения ионов в кристаллических решётках твёрдых электролитов .
Для того чтобы произошла диссоциация, необходимо, чтобы вещество было электролитом (должны быть заряженные частицы, так как электрический ток – это направленное движение заряженных частиц). Электролит надо расплавить или растворить, чтобы заряженные частицы свободно передвигались. А для того, чтобы прошел электролиз, необходим постоянный электрический ток.
Рассмотрим электролиз расплава соли хлорида натрия NaCl Прежде всего, составляем уравнение электролитической диссоциации. Электролиз расплава хлорида натрия NaCl → Na + + Cl – K (-) Na + + ẽ →Na 0 2 восстановление A (+) 2Cl - -2ẽ → Cl 0 2 ↑ 1 окисление 2 Na + + 2Cl - = 2Na 0 + Cl 0 2 ↑ На катоде разряжаются катионы натрия, на аноде – анионы хлора, суммарное уравнение электролиза имеет вид: 2NaCl → 2Na 0 + Cl 2 0
Рассмотрим электролиз для растворов Для определения результатов электролиза водных растворов существуют следующие правила: Процесс на катоде не зависит от материала катода, а зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений. 1. Если катион электролита находится в начале ряда напряжений (по Al включительно), то на катоде идёт процесс восстановления воды (выделяется Н 2 ). Катионы металла не восстанавливаются, остаются в растворе. 2. Если катион электролита находится в ряду напряжений между алюминием и водородом, то на катоде восстанавливаются одновременно и ионы металла, и молекулы воды. 3. Если катион электролита находится в ряду напряжений после водорода, то на катоде идёт только процесс восстановления ионов металла. 4. Если в растворе находится смесь катионов разных металлов, то первым восстанавливается катион того металла, который имеет наибольшее алгебраическое значение электродного потенциала.
Процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона. 1. Если анод растворимый (железо, медь, цинк, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то независимо от природы аниона всегда идёт окисление металла анода. 2. Если анод нерастворимый, т.е. инертный (уголь, графит, платина, золото), то: А) при электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде идёт процесс окисления аниона; Б) при электролизе растворов солей оксокислот и фторидов на аноде идёт процесс окисления воды (выделяется кислород); анион не окисляется, остаётся в растворе. При электролизе растворов щелочей идёт окисление гидроксид-ионов
Рассмотрим электролиз раствора хлорида натрия NaCl = Na + + Cl - К (-) 2 Н 2 О + 2ẽ = Н 2 ↑ + 2 ОН - А (+) 2 Cl - - 2ẽ = Cl 0 2 Суммарное ионное уравнение 2 Н 2 О + 2 Cl - = Н 2 ↑+ Cl 2 ↑ + 2OH - 2NaCl + 2 Н 2 О Электролиз Н 2 ↑ + Cl 0 2 ↑+ 2NaOH
Электролиз раствора сульфата меди (II) на нерастворимом аноде: CuSO 4 = Cu 2+ + SO 2- 4 К (-) Cu 2+ +2ẽ = Cu 0 2 А (+) 2 Н 2 О - 4ẽ = O 2 ↑+ 4 H + 1 Суммарное ионное уравнение: 2 Cu 2+ + 2 Н 2 О = 2 Cu 0 + O 2 ↑ + 4 Н + Суммарное молекулярное уравнение: 2CuSO 4 + 2 Н 2 О Электролиз 2 Cu 0 + O 2 + 2 H 2 SO 4