Урок химии электролиз солей

Электролиз

Цель урока:

Изучить сущность процесса электролиза и выяснить области его применения.

«В 1886 году два молодых изобретателя одновременно и независимо друг от друга подали свои патенты на  производство алюминия. Один из них был француз, а другой - американец. Их изобретение, известное как процесс «Hall-Héroult»,  дало жизнь электролизу алюминия. На этом процессе, до сих пор, спустя уже более 125 лет, базируется современная алюминиевая промышленность. Естественно, он был значительно улучшен для удовлетворения новых экономических, энергетических и экологических задач. За это время потребление алюминия выросло с  нескольких тысяч тонн в 1900 году до 50 миллионов тонн в настоящее время.  Этот способ используется и на металлургических предприятиях в нашем крае.»

Какую информацию вы хотели бы узнать дополнительно после прочтения этого текста?

Электролиз

- окислительно – восстановительный процесс, протекающий на

электродах при прохождении

электрического тока через расплав или

водный раствор электролита.

Схема электролизера

Анод (+)

Катод (-)

Окисление

Восстановление

Электроды

Правила катодного процесса :

в расплавах

Что есть, то и выделяется.

в растворах (мешает вода)

1 . От Li до Al восстанавливается H 2   из воды (2H 2 O+2e=H 2 +2OH - )

2. От AI до H 2   восстанавливается

Ме + H 2   из воды (2Н₂О + 2е⁻ → Н₂↑ + 2ОН‾)

3. От Cu и далее восстанавливается Me:

Ме⁺ + ne⁻ → Me ⁰

Правила анодного процесса:

1 . Бескислородные анионы (кроме F - ) окисляются до простых веществ (галогенов)

2. Кислородсодержащий анион (и F‾ )

В кислой или нейтральной среде:

2H 2 O - 4е⁻ = О 2  + 4Н +

В щелочной среде:

4ОН‾ – 4е⁻ → О₂ + 2Н₂О

K + +I -  Катод K + +1e   = К 0  - восстанавливается Анод 2I -  - 2e = I 2 0  - окисляется KI = K 0  +   I 2 0 Продукты электролиза: калий, йод." width="640"

Схема электролиза расплава

Электролиз расплава KI - K + +I - 

Катод

K + +1e   = К 0  - восстанавливается

Анод

2I -  - 2e = I 2 0  - окисляется

KI = K 0  +   I 2 0

Продукты электролиза: калий, йод.

K + +I -   На катоде  -  К +   не восстанавливается H 2 O + 2e - 2OH -  + H 2 На аноде бескислородный остаток окисляется 2 I -  - 2e - I 2 0 H 2 O не окисляется 2 H 2 O+2I -  - 2OH‾+H 2 +I 2 2K + +2H 2 0+2I -  - 2OH -  +H 2 +I 2 0  +2K⁺ 2KI+2H 2 O - 2KOH+H 2 +I 2 Продукты электролиза: щелочь, водород, йод." width="640"

Схема электролиза раствора

Электролиз раствора KI - K + +I -

  На катоде  -  К +   не восстанавливается

H 2 O + 2e - 2OH -  + H 2

На аноде бескислородный остаток окисляется

2 I -  - 2e - I 2 0

H 2 O не окисляется

2 H 2 O+2I -  - 2OH‾+H 2 +I 2

2K + +2H 2 0+2I -  - 2OH -  +H 2 +I 2 0  +2K⁺

2KI+2H 2 O - 2KOH+H 2 +I 2

Продукты электролиза: щелочь, водород, йод.

Схема электролиза раствора сульфата меди (II)

CuSO4

Cu2+ + SO42-

( - )Катод

Анод( + )

окисление

Восстановление

ионов меди:

H2SO4

Cu2+ + 2е- = С u0

2 H 2 O – 4 e - = O 2↑ + 4 H +

Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса:

Cu2+ + 2е- = С u0

2

К( - )

А( + )

2 H 2 O – 4 e - = O 2↑ + 4 H +

1

электр. ток

Суммарно: 2CuSO4 + 2H2O

2Cu + O 2↑ + 2H 2 SO 4

Применение электролиза

Электрометаллургия:

а) получение активных металлов ( K , Na , Ca , Mg , Al и др.) электролизом расплавов природных соединений;

б) получение металлов средней активности ( Zn , Cd , Co ) электролизом растворов их солей.

химической промышленности

В– получение газов: F 2 , Cl 2 , H 2 , O 2 ; щелочей: NaOH , KOH ; пероксида водорода H 2 O 2 , тяжелой воды D 2 O и др.

Электролитическое рафинирование – очистка металлов ( Cu , Pb , Sn и др.) от примесей электролизом с применением активных (растворимых) анодов.

Гальваностегия – нанесение металлических покрытий на поверхность металлического изделия для защиты от коррозии или придания декоративного вида. Например, оцинковка, хромирование, никелирование и пр.

Гальванопластика – получение металлических копий с различных матриц, а также покрытие неметаллических предметов слоем металлов. Последний процесс (золочение деревянных статуй и ваз) был известен еще в Древнем Египте, но научные основы гальванопластики были заложены русским ученым Б. Якоби в 1838 г.

Электролиз раствора поваренной соли

Электролитическое рафинирование (очистка) меди.

Гальваностегия

Покрытие предметов слоем благородного металла

Занимательная проблема

Институт прикладной физики Китайской академии наук сообщил о результатах исследования гробницы полководца Джоу-Чжу, похороненного в 237 г н. Спектральный анализ орнамента украшающего саркофаг показал, что он состоит из сплава содержащего 85% Al, 10% меди, 5% Mg.

Как могли древние китайские мастера получить сплав?

ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА

это получение электролитическим способом более толстых отложений (до нескольких миллиметров).

Копия барельефа, полученная методом гальванопластики

• Изготовление медалей, монет.

• Произведения искусства:

Барельефы для: Исаакиевского собора

Петропавловского собора

Эрмитажа

Зимнего дворца

Большого театра

• Медные клише для типографии

• Пресс-формы из пластмассы, резины, металла

Пресс-формы из пластмассы, резины, металла

Выводы

- Электролиз - окислительно-восстановительный процесс.

- Протекает в растворах и расплавах электролитов.

- Под действием электрического тока.

• Продукты электролиза определяются характером металлов и кислотных остатков солей

(ряд напряжение металлов и окислительный ряд ионов)

- Электролиз растворов энергетически выгоднее, чем расплавов, т.к электролиты солей, щелочей, оксидов плавятся при очень высоких температурах.

Графический диктант (ДА-НЕТ)

• Электролиз можно считать окислительно-восстановительной реакцией, происходящей под воздействием электрического тока.
• Катод – отрицательно заряженный электрод.
• На катоде происходит процесс электрохимического окисления.
• Анион SO 4 будет окисляться на аноде в водном растворе.
• Анион CL будет окисляться на аноде в водном растворе.
• Катион Na будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
• Катион Cu будет восстанавливаться на катоде в водном растворе.
• Алюминий получают электролизом расплава AL 2 O 3 в криолите.
• При электролизе раствора NaCl можно получить щелочь NaOH и газы H 2 и Cl 2.
• На инертном аноде при электролизе фторидов выделяется кислород.

Итоговое тестирование

1. Расплав какого вещества подвержен электролизу?

а – оксид кальция б – парафин в – глюкоза г – азот

2. Что следует подвергнуть электролизу для получения хлора?

а – хлорную воду б – раствор хлората калия

в – расплав хлорида калия г – хлор электролизом не получают

3. Цвет лакмуса в околокатодном пространстве при электролизе раствора бромида натрия

а – малиновый б – фиолетовый в – красный г – синий

4. Какое вещество нельзя получить при электролизе раствора поваренной соли?

а – Na б – H 2 в – Cl 2 г – NaOH

5. При электролизе раствора сульфата цинка с инертными электродами на аноде выделяется

а – Zn б – O 2 в – H 2 г – SO 2

6. При электролизе раствора нитрата меди( II ) с медными электродами на аноде будет происходить

а – выделение NO 2 б – выделение меди

в – выделение O 2 г – растворение анода

Тест

6 баллов – «5» 5 баллов – «4» 4 балла – «3»

1. А

2. В

3. Б

4. А

5. Б

6. Г

Диктант 9-10 баллов – «5» 7-8 баллов – «4» 5-6 баллов – «3» 1. да 2. да 3. нет 4. нет 5. да 6. нет 7. да 8. да 9. да 10. да

Домашнее задание

§ 18, № 1,2 с. 104

Задачник: № 6.165

Приготовиться к контрольной работе §§ 11-18

Решить задачу. Если на заводе «Норникель» медь получают электролизом водного раствора сульфата меди ( II ) с инертными электродами и при этом на аноде может выделиться кислород объемом 448 л (н.у.). Рассчитайте массу меди, полученной на катоде.