Нека си припомним, че на катода протичат редукционни процеси, а на анода - окислителни.

Процеси, протичащи на катода:

Има няколко вида положително заредени частици в разтвора, които могат да бъдат намалени на катода:

1) Металните катиони се редуцират до просто вещество, ако металът е в серията напрежения вдясно от алуминия (без самия Al). Например:
Zn 2+ +2e → Zn 0 .

2) В случай на разтвор на сол или алкали: водородните катиони се редуцират до просто вещество, ако металът е в серията от метални напрежения до H 2:
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH - .
Например, в случай на електролиза на разтвори на NaNO 3 или KOH.

3) В случай на електролиза на киселинен разтвор: водородните катиони се редуцират до просто вещество:
2H + +2e → H 2 .
Например, в случай на електролиза на разтвор на H 2 SO 4.

Процеси, протичащи на анода:

Киселинните остатъци, които не съдържат кислород, лесно се окисляват на анода. Например халогенидни йони (с изключение на F -), сулфидни аниони, хидроксидни аниони и водни молекули:

1) Халидните аниони се окисляват до прости вещества:
2Cl - - 2e → Cl 2 .

2) В случай на електролиза на алкален разтвор в хидроксидни аниони, кислородът се окислява до просто вещество. Водородът вече има степен на окисление +1 и не може да се окислява допълнително. Ще има и изпускане на вода - защо? Тъй като няма да можем да напишем нищо друго: 1) Не можем да напишем H +, тъй като OH - и H + не могат да стоят на противоположните страни на едно и също уравнение; 2) Също така не можем да напишем H 2, тъй като това би бил процес на редукция на водород (2H + +2e → H 2), а на анода протичат само процеси на окисление.
4OH - - 4e → O 2 + 2H 2 O.

3) Ако разтворът съдържа флуорни аниони или всякакви кислородсъдържащи аниони, тогава водата ще претърпи окисление с подкисляване на анодното пространство съгласно следното уравнение:
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .
Тази реакция възниква в случай на електролиза на разтвори на кислородсъдържащи соли или кислородсъдържащи киселини. В случай на електролиза на алкален разтвор, хидроксидните аниони ще бъдат окислени съгласно правило 2) по-горе.

4) В случай на електролиза на разтвор на сол на органична киселина на анода, CO 2 винаги се освобождава и остатъкът от въглеродната верига се удвоява:
2R-COO - - 2e → R-R + 2CO 2 .

Примери:

1. РешениеNaCl

NaCl → Na + + Cl -

Металът Na е в серията напрежения преди алуминия, следователно няма да се редуцира на катода (катионите остават в разтвора). Съгласно правилото по-горе, водородът се редуцира на катода. Хлоридните аниони ще се окислят на анода до просто вещество:

ДА СЕ: 2Na+ (в разтвор)
A: 2Cl - - 2e → Cl 2

Коефициентът 2 пред Na + се появи поради наличието на подобен коефициент пред хлоридните йони, тъй като в NaCl солта тяхното съотношение е 1:1.

Проверяваме дали броят на получените и дадените електрони е еднакъв и сумираме лявата и дясната част на катодния и анодния процес:

2Na + + 2Cl - + 2H 2 O → H 2 0 + 2Na + + 2OH - + Cl 2. Ние свързваме катиони и аниони:
2NaCl + 2H 2 O → H 2 0 + 2NaOH + Cl 2.

2. РазтворНа 2SO 4

Ние описваме дисоциацията на йони:
Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-

Натрият е в серията напрежения преди алуминия, следователно няма да се редуцира на катода (катионите остават в разтвора). Съгласно горното правило само водородът се редуцира на катода. Сулфатните аниони съдържат кислород, така че те няма да се окисляват, също оставайки в разтвора. Съгласно правилото по-горе, в този случай водните молекули се окисляват:

ДА СЕ: 2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
A: 2H 2 O - 4e → O 2 0 + 4H + .

Изравняваме броя на получените и предадените електрони на катода и анода. За да направите това, е необходимо да умножите всички коефициенти на катодния процес по 2:
ДА СЕ: 4H 2 O + 4e → 2H 2 0 + 4OH -
A: 2H 2 O - 4e → O 2 0 + 4H + .

6H 2 O → 2H 2 0 + 4OH - + 4H + + O 2 0.

4OH- и 4H+ се комбинират в 4 молекули H 2 O:
6H 2 O → 2H 2 0 + 4H 2 O + O 2 0.

Редуцираме водните молекули, разположени от двете страни на уравнението, т.е. извадете 4H 2 O от всяка страна на уравнението и получете крайното уравнение на хидролизата:
2H 2 O → 2H 2 0 + O 2 0.

По този начин хидролизата на разтвори на кислородсъдържащи соли на активни метали (до Al включително) се свежда до хидролиза на вода, тъй като нито метални катиони, нито аниони на киселинни остатъци не участват в редокс процесите, протичащи на електродите.

3. РазтворCuCl2

Ние описваме дисоциацията на йони:
CuCl 2 → Cu 2+ + 2Cl -

Медта е в серията напрежения на металите след водорода, следователно само тя ще бъде редуцирана на катода. Само хлоридни аниони ще бъдат окислени на анода.

ДА СЕ: Cu 2+ + 2e → Cu 0
A: 2Cl - - 2e → Cl 2

CuCl 2 → Cu 0 + Cl 2 .

4. РазтворCuSO4

Ние описваме дисоциацията на йони:
CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-

Медта е в серията напрежения на металите след водорода, следователно само тя ще бъде редуцирана на катода. Молекулите на водата ще бъдат окислени на анода, тъй като киселинните остатъци, съдържащи кислород, в разтворите на анода не се окисляват.

ДА СЕ: Cu 2+ + 2e → Cu 0
A: SO 4 2- (в разтвор)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

Изравняваме броя на електроните на катода и анода. За да направите това, умножаваме всички коефициенти на катодното уравнение по 2. Броят на сулфатните йони също трябва да се удвои, тъй като в медния сулфат съотношението на Cu 2+ и SO 4 2- 1:1.

ДА СЕ: 2Cu 2+ + 4e → 2Cu 0
A: 2SO 4 2- (в разтвор)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

Пишем общото уравнение:
2Cu 2+ + 2SO 4 2- + 2H 2 O → 2Cu 0 + O 2 + 4H + + 2SO 4 2-.

Чрез комбиниране на катиони и аниони, получаваме крайното уравнение на електролизата:
2CuSO 4 + 2H 2 O → 2Cu 0 + O 2 + 2H 2 SO 4.

5. РазтворNiCl2

Ние описваме дисоциацията на йони:
NiCl 2 → Ni 2+ + 2Cl -

Никелът е в групата на напрежението на металите след алуминия и преди водорода, следователно и металът, и водородът ще бъдат редуцирани на катода. Само хлоридни аниони ще бъдат окислени на анода.

ДА СЕ: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
A: 2Cl - - 2e → Cl 2

Изравняваме броя на получените и отдадените електрони на катода и анода. За да направите това, умножете всички коефициенти на анодното уравнение по 2:

ДА СЕ: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
Ni 2+ (в разтвор)
A: 4Cl - - 4e → 2Cl 2

Отбелязваме, че според формулата NiCl 2, съотношението на никелови и хлорни атоми е 1: 2, следователно Ni 2+ трябва да се добави към разтвора, за да се получи общото количество 2NiCl 2. Това също трябва да се направи, тъй като в разтвора трябва да присъстват противойони за хидроксидни аниони.

Събираме лявата и дясната част на катодните и анодните процеси:
Ni 2+ + Ni 2+ + 4Cl - + 2H 2 O → Ni 0 + H 2 0 + 2OH - + Ni 2+ + 2Cl 2.

Ние комбинираме катиони и аниони, за да получим крайното уравнение на електролизата:
2NiCl 2 + 2H 2 O → Ni 0 + H 2 0 + Ni(OH) 2 + 2Cl 2.

6. РазтворNiSO4

Ние описваме дисоциацията на йони:
NiSO 4 → Ni 2+ + SO 4 2-

Никелът е в групата на напрежението на металите след алуминия и преди водорода, следователно и металът, и водородът ще бъдат редуцирани на катода. Молекулите на водата ще бъдат окислени на анода, тъй като киселинните остатъци, съдържащи кислород, в разтворите на анода не се окисляват.

ДА СЕ: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
A: SO 4 2- (в разтвор)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

Проверяваме дали броят на получените и дадените електрони е еднакъв. Също така отбелязваме, че в разтвора има хидроксидни йони, но няма противойони за тях в записа на електродните процеси. Следователно Ni 2+ трябва да се добави към разтвора. Тъй като броят на никеловите йони се е удвоил, е необходимо да се удвои броят на сулфатните йони:

ДА СЕ: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
Ni 2+ (в разтвор)
A: 2SO 4 2- (в разтвор)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

Събираме лявата и дясната част на катодните и анодните процеси:
Ni 2+ + Ni 2+ + 2SO 4 2- + 2H 2 O + 2H 2 O → Ni 0 + Ni 2+ + 2OH - + H 2 0 + O 2 0 + 2SO 4 2- + 4H + .

Комбинираме катиони и аниони и записваме крайното уравнение на електролизата:
2NiSO 4 + 4H 2 O → Ni 0 + Ni(OH) 2 + H 2 0 + O 2 0 + 2H 2 SO 4.

Други литературни източници също говорят за алтернативен курс на електролиза на кислородсъдържащи метални соли с междинна активност. Разликата е, че след добавяне на лявата и дясната страна на процесите на електролиза е необходимо да се комбинират Н + и ОН - за образуване на две водни молекули. Останалите 2H + се изразходват за образуването на сярна киселина. В този случай няма нужда да добавяте допълнителни никелови и сулфатни йони:

Ni 2+ + SO 4 2- + 2H 2 O + 2H 2 O → Ni 0 + 2OH - + H 2 0 + O 2 0 + SO 4 2- + 4H +.

Ni 2+ + SO 4 2- + 4H 2 O → Ni 0 + H 2 0 + O 2 0 + SO 4 2- + 2H + + 2H 2 O.

Крайно уравнение:

NiSO 4 + 2H 2 O → Ni 0 + H 2 0 + O 2 0 + H 2 SO 4.

7. РешениеCH 3COONa

Ние описваме дисоциацията на йони:
CH 3 COONa → CH 3 COO - + Na +

Натрият е в серията напрежения преди алуминия, следователно няма да се редуцира на катода (катионите остават в разтвора). Съгласно горното правило само водородът се редуцира на катода. На анода ще настъпи окисление на ацетатни йони с образуването на въглероден диоксид и удвояване на остатъка от въглеродната верига:

ДА СЕ: 2Na+ (в разтвор)
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
A: 2CH 3 COO - - 2e → CH 3 -CH 3 + CO 2

Тъй като броят на електроните в процесите на окисление и редукция е еднакъв, създаваме обобщено уравнение:
2Na + + 2CH 3 COO - + 2H 2 O → 2Na + + 2OH - + H 2 0 + CH 3 -CH 3 + CO 2

Ние свързваме катиони и аниони:
2CH 3 COONa + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 0 + CH 3 -CH 3 + CO 2.

8. РешениеH 2SO 4

Ние описваме дисоциацията на йони:
H 2 SO 4 → 2H + + SO 4 2-

От катионите само H+ катиони присъстват в разтвора и те ще бъдат редуцирани до просто вещество. На анода ще настъпи окисление на водата, тъй като съдържащите кислород киселинни остатъци в разтворите на анода не се окисляват.

ДА СЕ: 2H + +2e → H 2
A: 2H 2 O - 4e → O 2 + 4H +

Нека изравним броя на електроните. За да направим това, удвояваме всеки коефициент в уравнението на катодния процес:

ДА СЕ: 4H + +4e → 2H 2
A: 2H 2 O - 4e → O 2 + 4H +

Нека обобщим лявата и дясната страна на уравненията:
4H + + 2H 2 O → 2H 2 + O 2 + 4H +

H+ катиони се намират и в двете страни на реакцията, следователно те трябва да бъдат намалени. Откриваме, че в случая на киселинни разтвори само молекулите на H2O претърпяват електролиза:
2H 2 O → 2H 2 + O 2.

9. РешениеNaOH

Ние описваме дисоциацията на йони:
NaOH → Na + + OH -

Натрият е в серията напрежения преди алуминия, следователно няма да се редуцира на катода (катионите остават в разтвора). Според правилото само водородът се редуцира на катода. На анода хидроксидните аниони ще се окислят, за да образуват кислород и вода:

ДА СЕ: Na+ (в разтвор)
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
A: 4OH - - 4e → O 2 + 2H 2 O

Нека изравним броя на електроните, получени и отдадени от електродите:

ДА СЕ: Na+ (в разтвор)
4H 2 O + 4e → 2H 2 0 + 4OH -
A: 4OH - - 4e → O 2 + 2H 2 O

Нека обобщим лявата и дясната част на процесите:
4H 2 O + 4OH - → 2H 2 0 + 4OH - + O 2 0 + 2H 2 O

Редуциране на 2H 2 O и OH - йони, получаваме крайното уравнение на електролизата:
2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Заключение:
По време на електролизата на разтвори на 1) кислородсъдържащи киселини;
2) алкали;
3) соли на активни метали и кислородсъдържащи киселини
Електролизата на водата се извършва върху електродите:
2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Електродът, при който се извършва редукция, се нарича катод.

Електродът, при който протича окислението, е анодът.

Нека разгледаме процесите, протичащи по време на електролиза на разтопени соли на безкислородни киселини: HCl, HBr, HI, H 2 S (с изключение на флуороводородна или флуороводородна киселина - HF).

В стопилката такава сол се състои от метални катиони и аниони на киселинния остатък.

Например, NaCl = Na++Cl -

На катода: Na + + ē = Na образува се метален натрий (като цяло метал, който е част от солта)

На анода: 2Cl - - 2ē = Cl 2 образува се хлорен газ (като цяло, халоген, който е част от киселинния остатък - с изключение на флуор - или сяра)

Нека разгледаме процесите, протичащи по време на електролизата на електролитни разтвори.

Процесите, протичащи върху електродите, се определят от стойността на стандартния електроден потенциал и концентрацията на електролита (уравнение на Nernst). Училищният курс не разглежда зависимостта на електродния потенциал от концентрацията на електролита и не използва числени стойности на стандартния електроден потенциал. Достатъчно е учениците да знаят, че в серията от електрохимични напрежения на метали (серия от активност на метали) стойността на стандартния електроден потенциал на двойката Me +n /Me е:

1. се увеличава отляво надясно
2. металите в редицата до водорода имат отрицателна стойност на тази стойност
3. водород, при редукция чрез реакция 2Н + + 2ē = Н 2, (т.е. от киселини) има нулев стандартен електроден потенциал
4. металите в реда след водорода имат положителна стойност на тази стойност

! водород по време на редукция според реакцията:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + H 2 , (т.е. от вода в неутрална среда) има отрицателна стойност на стандартния електроден потенциал -0,41

Анодният материал може да бъде разтворим (желязо, хром, цинк, мед, сребро и други метали) и неразтворим - инертен - (въглища, графит, злато, платина), така че разтворът ще съдържа йони, образувани при разтварянето на анода:

Me - nē = Me +n

Получените метални йони ще присъстват в разтвора на електролита и тяхната електрохимична активност също трябва да бъде взета под внимание.

Въз основа на това могат да се определят следните правила за процесите, протичащи на катода:

1. Електролитният катион се намира в електрохимичната серия от напрежение на метали до и включително алуминий, процесът на редукция на водата е в ход:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + H 2

Металните катиони остават в разтвор в катодното пространство

2. Електролитният катион се намира между алуминия и водорода, в зависимост от концентрацията на електролита протича или процесът на редукция на вода, или процесът на редукция на метални йони. Тъй като концентрацията не е посочена в задачата, се записват и двата възможни процеса:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + H 2

Me +n + nē = Аз

3. електролитен катион - това са водородни йони, т.е. електролит - киселина. Водородните йони се редуцират:

2Н + + 2ē = Н 2

4. Електролитният катион се намира след водорода, металните катиони се редуцират.

Me +n + nē = Аз

Процесът при анода зависи от материала на анода и природата на аниона.

1. Ако анодът се разтвори (например желязо, цинк, мед, сребро), тогава металът на анода се окислява.

Me - nē = Me +n

2. Ако анодът е инертен, т.е. неразтворими (графит, злато, платина):

а) По време на електролизата на разтвори на соли на безкислородни киселини (с изключение на флуориди) протича процесът на окисление на аниона;

2Cl - - 2ē = Cl 2

2Br - - 2ē = Br 2

2I - - 2ē = I 2

S 2 - - 2ē = S

б) По време на електролизата на алкални разтвори протича процесът на окисление на хидроксогрупата ОН -:

4OH - - 4ē = 2H 2 O + O 2

в) По време на електролизата на разтвори на соли на кислородсъдържащи киселини: HNO 3, H 2 SO 4, H 2 CO 3, H 3 PO 4 и флуориди, протича процесът на окисление на водата.

2H 2 O - 4ē = 4H + + O 2

г) По време на електролизата на ацетати (соли на оцетна или етанова киселина) ацетатният йон се окислява до етан и въглероден оксид (IV) - въглероден диоксид.

2CH 3 COO - - 2ē = C 2 H 6 + 2CO 2

Примерни задачи.

1. Установете съответствие между формулата на солта и продукта, образуван върху инертния анод по време на електролизата на неговия воден разтвор.

ФОРМУЛА СОЛ

А) NiSO 4

B) NaClO 4

B) LiCl

D) RbBr

ПРОДУКТ НА АНОД

1) S 2) SO 2 3) Cl 2 4) O 2 5) H 2 6) Br 2

Решение:

Тъй като заданието определя инертен анод, ние разглеждаме само промените, които се случват с киселинни остатъци, образувани по време на дисоциацията на соли:

SO 4 2 - киселинен остатък от киселина, съдържаща кислород. Протича процесът на окисление на водата и освобождаването на кислород. Отговор 4

ClO4 - киселинен остатък от киселина, съдържаща кислород. Протича процесът на окисление на водата и освобождаването на кислород. Отговор 4.

кл - киселинен остатък на безкислородна киселина. Процесът на окисляване на самия киселинен остатък е в ход. Отделя се хлор. Отговор 3.

бр - киселинен остатък на безкислородна киселина. Процесът на окисляване на самия киселинен остатък е в ход. Освобождава се бром. Отговор 6.

Общ отговор: 4436

2. Установете съответствие между формулата на солта и продукта, образуван на катода по време на електролизата на нейния воден разтвор.

ФОРМУЛА СОЛ

A) Al(NO 3) 3

B) Hg(NO 3) 2

B) Cu(NO 3) 2

D) NaNO 3

ПРОДУКТ НА АНОД

1) водород 2) алуминий 3) живак 4) мед 5) кислород 6) натрий

Решение:

Тъй като задачата посочва катода, ние разглеждаме само промените, които настъпват с металните катиони, образувани по време на дисоциацията на соли:

Ал 3+ в съответствие с позицията на алуминия в електрохимичната серия от метални напрежения (от началото на серията до алуминия включително), ще настъпи процесът на намаляване на водата. Отделя се водород. Отговор 1.

Hg 2+ в съответствие с позицията на живака (след водорода) ще настъпи процес на редукция на живачни йони. Образува се живак. Отговор 3.

Cu 2+ в съответствие с позицията на медта (след водорода) ще настъпи процес на редукция на медни йони. Отговор 4.

Na+ в съответствие с позицията на натрия (от началото на реда до алуминия включително), ще настъпи процес на намаляване на водата. Отговор 1.

Общ отговор: 1341

Електролиза на разтвори
и разтопени соли (2 часа)

Избираема дисциплина "Електрохимия"

Целите на първия урок:

ПЪРВИ ПЛАН НА УРОКА

1. Повтаряне на изучени методи за получаване на метали.

2. Обяснение на нов материал.

3. Решаване на задачи от учебника на Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фелдман “Химия-9” (М .: Просвещение, 2002), стр. 120, № 1, 2.

4. Проверка на усвояването на знанията върху тестови задачи.

5. Доклад за използването на електролиза.

Целите на първия урок:научи как да пише диаграми за електролиза на разтвори и стопени соли и да прилага придобитите знания за решаване на изчислителни задачи; продължават да развиват умения за работа с учебника и тестовите материали; обсъждат използването на електролиза в националната икономика.

ХОД НА ПЪРВИЯ УРОК

Повторение на изучени методи получаване на металиизползвайки примера за производство на мед от меден (II) оксид.

Написване на уравненията на съответните реакции:

Друг начин за получаване на метали от разтвори и стопилки на техните соли е електрохимичен, или електролиза.

Електролизата е редокс процес, който протича на електродите, когато електрически ток преминава през стопилка или електролитен разтвор.

Електролиза на стопилка от натриев хлорид:

NaCl Na + + Cl – ;

катод (–) (Na+): Na++ д=Na0,

анод (–) (Cl –): Cl – – д= Cl 0, 2Cl 0 = Cl 2;

2NaCl = 2Na + Cl2.

Електролиза на разтвор на натриев хлорид:

NaCl Na + + Cl – ,

H 2 O H + + OH – ;

катод (–) (Na + ; H +): H + + д= H 0 , 2H 0 = H 2

(2H 2 O + 2 д= H 2 + 2OH –),

анод (+) (Cl – ; OН –): Cl – – д= Cl 0, 2Cl 0 = Cl 2;

2NaCl + 2H 2 O = 2NaOH + Cl 2 + H 2.

Електролиза на разтвор на меден (II) нитрат:

Cu(NO 3) 2 Cu 2+ +

H 2 O H + + OH – ;

катод (–) (Cu 2+ ; H +): Cu 2+ + 2 д= Cu 0 ,

анод (+) (OH –): OH – – д=OH 0,

4H 0 = O 2 + 2H 2 O;

2Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O = 2Cu + O 2 + 4HNO 3.

Тези три примера показват защо електролизата е по-изгодна от другите методи за производство на метали: получават се метали, хидроксиди, киселини и газове.

Написахме диаграми за електролиза, а сега нека се опитаме да напишем уравнения за електролиза веднага, без да се позоваваме на диаграмите, а само с помощта на скалата на йонната активност:

Примери за уравнения на електролиза:

2HgSO 4 + 2H 2 O = 2Hg + O 2 + 2H 2 SO 4;

Na 2 SO 4 + 2H 2 O = Na 2 SO 4 + 2H 2 + O 2;

2LiCl + 2H 2 O = 2LiOH + H 2 + Cl 2.

Разрешаване на проблемот учебника на Г. Е. Рудзитис и Ф. Г. Фелдман (9 клас, стр. 120, № 1, 2).

Задача 1.По време на електролиза на разтвор на меден (II) хлорид масата на катода се е увеличила с 8 г. Какъв газ се е отделил, каква е неговата маса?

Решение

CuCl 2 + H 2 O = Cu + Cl 2 + H 2 O,

(Cu) = 8/64 = 0,125 mol,

(Cu) = (Cl 2) = 0,125 mol,

м(Cl 2) = 0,125 71 = 8,875 g.

Отговор. Газ – хлор с тегло 8,875 гр.

Задача 2.При електролиза на воден разтвор на сребърен нитрат се отделят 5,6 литра газ. Колко грама метал са отложени върху катода?

Решение

4AgNO3 + 2H2O = 4Ag + O2 + 4HNO3,

(O 2) = 5,6/22,4 = 0,25 mol,

(Ag) = 4(O 2) = 4 25 = 1 mol,

м(Ag) = 1,107 = 107 g.

Отговор. 107 гр. сребро.

Тестване

Опция 1

1. По време на електролиза на разтвор на калиев хидроксид на катода се отделя следното:

а) водород; б) кислород; в) калий.

2. По време на електролизата на разтвор на меден (II) сулфат в разтвор се образува следното:

а) меден(II) хидроксид;

б) сярна киселина;

3. По време на електролиза на разтвор на бариев хлорид на анода се отделя следното:

а) водород; б) хлор; в) кислород.

4. По време на електролизата на разтопения алуминиев хлорид на катода се отделя следното:

а) алуминий; б) хлор;

в) електролизата е невъзможна.

5. Електролизата на разтвор на сребърен нитрат протича по следната схема:

а) AgNO 3 + H 2 O Ag + H 2 + HNO 3;

b) AgNO 3 + H 2 O Ag + O 2 + HNO 3;

в) AgNO 3 + H 2 O AgNO 3 + H 2 + O 2.

Вариант 2

1. По време на електролиза на разтвор на натриев хидроксид на анода се отделя следното:

а) натрий; б) кислород; в) водород.

2. По време на електролизата на разтвор на натриев сулфид в разтвор се образува следното:

а) хидросулфидна киселина;

б) натриев хидроксид;

3. По време на електролиза на стопилка от живачен (II) хлорид на катода се отделя следното:

а) живак; б) хлор; в) електролизата е невъзможна.

4.

5. Електролизата на разтвор на живачен (II) нитрат протича по следната схема:

а) Hg(NO 3) 2 + H 2 O Hg + H 2 + HNO 3;

b) Hg(NO 3) 2 + H 2 O Hg + O 2 + HNO 3;

в) Hg(NO 3) 2 + H 2 O Hg(NO 3) 2 + H 2 + O 2.

Вариант 3

1. По време на електролиза на разтвор на меден (II) нитрат на катода се отделя следното:

а) мед; б) кислород; в) водород.

2. По време на електролизата на разтвор на литиев бромид в разтвор се образува следното:

б) бромоводородна киселина;

в) литиев хидроксид.

3. По време на електролизата на разтопения сребърен хлорид на катода се отделя следното:

а) сребро; б) хлор; в) електролизата е невъзможна.

4. По време на електролизата на разтвор на алуминиев хлорид алуминият се освобождава в:

а) катод; б) анод; в) остава в разтвор.

5. Електролизата на разтвор на бариев бромид протича по следната схема:

а) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + H 2 + Ba(OH) 2;

b) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + Ba + H 2 O;

в) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + O 2 + Ba(OH) 2.

Вариант 4

1. По време на електролизата на разтвор на бариев хидроксид на анода се отделя следното:

а) водород; б) кислород; в) барий.

2. По време на електролизата на разтвор на калиев йодид в разтвор се образува следното:

а) йодоводородна киселина;

б) вода; в) калиев хидроксид.

3. По време на електролизата на разтопен оловен (II) хлорид на катода се отделя следното:

а) олово; б) хлор; в) електролизата е невъзможна.

4. По време на електролиза на разтвор на сребърен нитрат на катода се отделя следното:

а) сребро; б) водород; в) кислород.

5. Електролизата на разтвор на натриев сулфид протича по следната схема:

а) Na 2 S + H 2 O S + H 2 + NaOH;

b) Na 2 S + H 2 O H 2 + O 2 + Na 2 S;

в) Na 2 S + H 2 O H 2 + Na 2 S + NaOH.

Отговори

опция	Въпрос 1	Въпрос 2	Въпрос 3	Въпрос 4	Въпрос 5
1	А	b	b	А	b
2	b	b	А	А	b
3	А	V	А	V	А
4	b	V	А	А	А

Приложение на електролизата в народното стопанство

1. За да предпазите металните продукти от корозия, върху тяхната повърхност се нанася тънък слой от друг метал: хром, сребро, злато, никел и др. Понякога, за да не се губят скъпи метали, се произвежда многослойно покритие. Например, външните части на автомобила първо се покриват с тънък слой мед, върху медта се нанася тънък слой никел и върху него се нанася слой хром.

Когато покритията се нанасят върху метал чрез електролиза, те имат еднаква дебелина и са издръжливи. По този начин можете да покривате продукти с всякаква форма. Този клон на приложната електрохимия се нарича галванопластика.

2. Освен че предпазват от корозия, галваничните покрития придават красив декоративен вид на продуктите.

3. Друг дял от електрохимията, подобен по принцип на галванопластиката, се нарича галванопластика. Това е процес на създаване на точни копия на различни предмети. За да направите това, обектът се покрива с восък и се получава матрица. Всички вдлъбнатини на копирания обект върху матрицата ще бъдат издутини. Повърхността на восъчната матрица е покрита с тънък слой графит, което я прави проводяща за електрически ток.

Полученият графитен електрод се потапя във вана с разтвор на меден сулфат. Анодът е меден. По време на електролизата медният анод се разтваря и медта се отлага върху графитния катод. Така се получава точно медно копие.

Галванопластиката се използва за изработване на печатни клишета, грамофонни плочи и метализиране на различни предмети. Галванопластиката е открита от руския учен Б. С. Якоби (1838 г.).

Създаването на печати включва нанасяне на тънко сребърно покритие върху пластмасова плоча, за да стане електропроводима. След това върху плочата се нанася електролитно никелово покритие.

От какво трябва да е плочата в електролитната вана - анод или катод?

(O t v e t. Катод.)

4. Електролизата се използва за получаване на много метали: алкални, алкалоземни, алуминий, лантаниди и др.

5. За да се пречистят някои метали от примеси, металът с примеси се свързва към анода. Металът се разтваря по време на електролиза и се освобождава на металния катод, докато примесът остава в разтвора.

6. Електролизата се използва широко за производството на сложни вещества (алкали, кислородсъдържащи киселини) и халогени.

Практическа работа
(втори урок)

Цели на урока.Провеждане на електролиза на вода, демонстриране на галваностегия на практика и консолидиране на знанията, придобити в първия урок.

Оборудване.На чиновете на учениците: плоска батерия, два проводника с клеми, два графитни електрода, чаша, епруветки, стойка с два крака, 3% разтвор на натриев сулфат, спиртна лампа, кибрит, фенерче.

На бюрото на учителя: същото + разтвор на меден сулфат, месингов ключ, медна тръба (парче мед).

Инструктаж на учениците

1. Прикрепете проводниците с клеми към електродите.

2. Поставете електродите в чаша, така че да не се допират.

3. Изсипете електролитен разтвор (натриев сулфат) в чаша.

4. Налейте вода в епруветките и като ги спуснете с главата надолу в чаша с електролит, поставете ги върху графитните електроди един по един, като закрепите горния ръб на епруветката в крака на статива.

5. След като устройството е монтирано, прикрепете краищата на проводниците към батерията.

6. Наблюдавайте отделянето на газови мехурчета: по-малко от тях се отделят на анода, отколкото на катода. След като почти цялата вода в една епруветка се замени с освободения газ, а в другата - наполовина, изключете проводниците от батерията.

7. Запалете спиртната лампа, внимателно извадете епруветката, където водата е почти напълно изместена, и я поднесете към спиртната лампа - ще се чуе характерно пукане на газ.

8. Запалете факла. Извадете втората епруветка и проверете газа с тлееща горелка.

Студентски задачи

1. Скицирайте устройството.

2. Напишете уравнение за електролиза на вода и обяснете защо е необходимо да се извърши електролиза в разтвор на натриев сулфат.

3. Напишете уравнения на реакцията, отразяващи отделянето на газове при електродите.

Учителски демонстрационен експеримент
(може да се изпълнява от най-добрите ученици в класа
ако е налично подходящо оборудване)

1. Свържете кабелните клеми към медната тръба и месинговия ключ.

2. Поставете епруветката и ключа в чаша с разтвор на меден(II) сулфат.

3. Свържете другите краища на проводниците към батерията: “минус” на батерията към медната тръба, “плюс” към ключа!

4. Наблюдавайте отделянето на мед върху повърхността на ключа.

5. След като завършите експеримента, първо изключете клемите от батерията, след което извадете ключа от разтвора.

6. Разглобете веригата за електролиза с разтворим електрод:

CuSO 4 = Cu 2+ +

анод (+): Cu 0 – 2 д= Cu 2+,

катод (–): Cu 2+ + 2 д= Cu 0 .

Общото уравнение за електролиза с разтворим анод не може да бъде написано.

Електролизата се извършва в разтвор на меден (II) сулфат, защото:

а) за протичане на електрически ток е необходим разтвор на електролит, т.к водата е слаб електролит;

б) няма да се отделят странични продукти от реакцията, а само мед на катода.

7. За да консолидирате наученото, напишете диаграма на електролизата на цинков хлорид с въглеродни електроди:

ZnCl 2 = Zn 2+ + 2Cl – ,

катод (–): Zn 2+ + 2 д= Zn 0,

2H2O+2 д= H 2 + 2OH – ,

анод (+): 2Cl – – 2 д=Cl2.

Общото уравнение на реакцията не може да бъде написано в този случай, тъй като не е известно каква част от общото количество електроенергия отива за възстановяване на водата и каква част отива за намаляване на цинковите йони.

Схема на демонстрационния експеримент

Домашна работа

1. Напишете уравнение за електролиза на разтвор, съдържащ смес от меден (II) нитрат и сребърен нитрат с инертни електроди.

2. Напишете уравнението за електролизата на разтвор на натриев хидроксид.

3. За да почистите медна монета, тя трябва да бъде окачена на медна жица, свързана към отрицателния полюс на батерията и потопена в 2,5% разтвор на NaOH, където също трябва да бъде потопен графитен електрод, свързан към положителния полюс на батерията. Обяснете как монетата става чиста. ( Отговор. Редукцията на водородните йони се извършва на катода:

2H + + 2 д= N 2.

Водородът реагира с меден оксид, разположен на повърхността на монетата:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O.

Този метод е по-добър от почистването с прах, тъй като... монетата не се изтрива.)