Comment résoudre les défis de l'électrolyse. L'hydrogène, lors de la restauration de l'examen d'électrolyse de la réaction en théorie de la chimie

13.08.2020

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EME Résultats Montrez que les tâches sur le sujet «électrolyse» pour les diplômés restent complexes. Dans le programme scolaire, un nombre insuffisant d'heures est donné à l'étude de ce sujet. Par conséquent, lors de la préparation des écoliers à l'examen, il est nécessaire d'explorer cette question très détaillée. La connaissance des principes fondamentaux de l'électrochimie aidera à réussir à réussir l'examen et à poursuivre la formation dans l'établissement d'enseignement supérieur. Pour l'étude du sujet "Electrolyse" à un niveau suffisant doit être tenu travail préparatoire Avec les diplômés de la SGE: - envisagez de définir les concepts de base dans le thème "Electrolyse"; - Analyse du processus d'électrolyse des solutions de fond et d'électrolyte; - consolider les règles de restauration des cations sur la cathode et l'oxydation des anions de l'anode (le rôle des molécules d'eau lors de l'électrolyse des solutions); - des compétences de formation pour rendre les équations du processus d'électrolyse (processus de cathode et d'anode); - enseignez aux étudiants à effectuer des tâches typiques niveau de base (Tâches), élevés et haut niveau des difficultés. Électrolyse - le processus redox qui coule dans des solutions et fond d'électrolytes lors du passage du courant électrique direct. En solution ou à l'électrolyte fondamental, sa dissociation sur les ions se produit. Lorsque le courant électrique est allumé, le mouvement directionnel et sur la surface des électrodes peuvent se produire des procédés redox. Anode - Electrode positive, les processus d'oxydation vont-ils.

La cathode est une électrode négative, il y a des processus de récupération dessus.

Électrolyse de fond Il est utilisé pour obtenir des métaux actifs situés dans une rangée de contraintes à l'aluminium (inclus).

Electrolyse de chlorure de sodium fondant

K (-) na + + 1e -\u003e na 0

A (+) 2CL - - 2E -\u003e CL 2 0

2nacl (email) -\u003e 2na + CL 2 (seulement avec électrolyse fondue).

L'aluminium est obtenu par électrolyse de la solution d'oxyde d'aluminium dans la cryolite fondue (NA 3 ALF 6).

2 OL 2 O 3 (email) -\u003e 4al + 3o 2

K (-) al 3+ + 3e ~ -\u003e al

A (+) 2O 2 ~ -2E ~ -\u003e O 2

Électrolyse de l'hydroxyde de potassium fondant.

Koh-\u003e k + + oh ~

K (-) k + + 1e -\u003e k 0

A (+) 4OH - - - 4e -\u003e O 2 0 + 2N 2

4KOH (email) -\u003e 4K 0 + O 2 0 + 2N 2 O

L'électrolyse des solutions aqueuses est plus compliquée, car les molécules d'eau peuvent être restaurées sur les électrodes dans ce cas.

Électrolyse de solutions aqueuses de sels Plus compliqué en raison d'une possible participation aux processus d'électrode des molécules d'eau sur la cathode et sur l'anode.

Règles d'électrolyse dans des solutions aqueuses.

À la cathode:

1. Cations, situées dans une rangée de tension de métaux du lithium à l'aluminium (inclus), ainsi que des cations Nn 4 +. Ne pas restaurer, les molécules d'eau sont restaurées à la place:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

2. Les cations, situées dans une rangée de contraintes après l'aluminium à l'hydrogène, peuvent être récupérées avec des molécules d'eau:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

Zn 2+ + 2e-> Zn 0.

3. Cations, situées dans une rangée de tensions après hydrogène, sont complètement restaurées: AG + + 1E-> AG 0

4. Les ions d'hydrogène sont restaurés dans des solutions acides: 2n + + 2e-> H 2

Sur l'anode:

1. Anions contenant de l'oxygène et F - - Ne pas oxyder, les molécules d'eau sont oxydées à la place:

2N 2 O - 4E-> O 2 + 4n +

2. Les dépossions de soufre, d'iode, de brome, de chlore (dans cette séquence) sont oxydées à des substances simples:

2SL - - 2E-> Clocher 2 0 s 2- - 2e-> S 0

3. Les ions d'hydroxyde sont oxydés dans des solutions d'alcalis:

4on - - 4e-> O 2 + 2N 2 O

4. Les anions sont oxydées dans des solutions de sels carboxyliques:

2 r - soo - - 2e-> R - r + 2so 2

5. Lorsque vous utilisez des anodes solubles, les électrons dans la chaîne extérieure envoient l'anode en raison de l'oxydation des atomes métalliques à partir de laquelle l'anode est faite:

Cu 0 - 2e-> Cu 2+

Exemples de procédés d'électrolyse dans des solutions aqueuses d'électrolytes

Exemple 1.K 2 SO 4 -\u003e 2K + + SO 4 2-

K (-) 2h 2 o + 2e ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2H 2 O - 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Équation d'électrolyse générale: 2H 2 O (email) -\u003e 2 H 2 + O 2

Exemple 2. NaCl -\u003e NA + + CL ~

K (-) 2h 2 o + 2e ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2CL - - 2E -\u003e CL 2 0

2nacl + 2H 2 O (email) -\u003e H 2 + 2naOH + CL 2

Exemple 3. Cu SO 4 -\u003e CU 2+ + SO 4 2-

K (-) Cu 2+ + 2e ~ -\u003e Cu

A (+) 2H 2 O - 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Équation générale d'électrolyse: 2 CU SO 4 + 2H 2 O (Courant) -\u003e 2CU + O 2 + 2H 2 SO 4

Exemple 4. CH 3 COONA-\u003e CH 3 COO ~ + NA +

K (-) 2h 2 o + 2e ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2CH 3 COO ~ - 2E ~ -\u003e C 2 H 6 + 2CO 2

Équation d'électrolyse générale:

CH 3 COONA + 2H 2 O (email) -\u003e H 2 + 2NAHCO 3 + C 2 H 6

Quêtes du niveau de base de la complexité

Testez sur le thème «Electrolyse des fondus et des solutions de sels. Un certain nombre de tensions métalliques. "

1. Cliquez sur l'un des produits d'électrolyse dans une solution aqueuse:

1) Kci. 2) CUSO 4 3) FECI 2 4) AGNO 3

2. Avec l'électrolyse de la solution aqueuse de nitrate de potassium sur l'anode allouée: 1) O 2.2) N ° 2 3) N 2 4) H 23. L'hydrogène est formé sous l'électrolyse de la solution aqueuse: 1) Caci 2. 2) CUSO 4 3) HG (NO 3) 2 4) AGNO 34. La réaction est possible entre: 1) AG et K 2 SO 4 (P-P) 2) Zn et KCI (P-P) 3) Mg et snci 2(P-P) 4) AG et CUSO 4 (P-P) 5. Avec l'électrolyse de la solution d'iodure de sodium à la cathode de la couleur lacmus dans la solution: 1) rouge 2 ) Bleu 3) Violet 4) Yellow6. Avec l'électrolyse de la solution aqueuse de fluorure de potassium sur la cathode allouée: 1) hydrogène2) fluorure fluor 3) fluor 4) oxygène

Tâches sur le thème "Electrolyse"

1. L'électrolyse de 400 g d'une solution de 20% du sel de table a été arrêtée lorsque 11,2 litres (N.O.) gaz a été séparé sur la cathode. Le degré de décomposition du sel source (en%) est:

1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18

La solution du problème.Nous compilons l'équation de la réaction d'électrolyse: 2nacl + 2H 2 O → H 2 + CL 2 + 2NaOHM (NaCl) \u003d 400 ∙ 0,2 \u003d 80 g de sels étaient en solution.ν (h 2) \u003d 11,2 / 22,4 \u003d 0, 5 mole ν (NaCl) \u003d 0,5 ∙ 2 \u003d 1 molm (NaCl) \u003d 1 ∙ 58.5 \u003d 58,5 g de sels ont été décomposés lors de l'électrolyse. Décomposition de sel de 58,5 / 80 \u003d 0,73 ou 73%.

Réponse: 73% du sel décomposé.

2. Réalisé l'électrolyse de 200 g d'une solution de sulfate de chrome de 10% (III) sur les dépenses totales du sel (le métal est libéré sur la cathode). La masse (en grammes) de l'eau consommée est:

1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52

La solution du problème.Nous compilons l'équation de réaction d'électrolyse: 2Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O → 4CR + 3O 2 + 6H 2 SO 4M (CR 2 (SO 4) 3) \u003d 200 ∙ 0,1 \u003d 20gν (CR 2 (SO 4) 3) \u003d 20/392 \u003d 0,051molν (H 2 O) \u003d 0,051 ∙ 3 \u003d 0,153 mol (H 2 O) \u003d 0,153 ∙ 18 \u003d 2,76 g

Quêtes du niveau élevé de complexité B3

1. Installez la correspondance entre la formule de sel et l'équation du processus qui coule sur l'anode pendant l'électrolyse de sa solution aqueuse.

3. Installez la correspondance entre la formule de sel et l'équation du processus qui coule sur la cathode à l'électrolyse de sa solution aqueuse.

5. Installez la correspondance entre le nom de la substance et les produits d'électrolyse de sa solution aqueuse.

Réponses: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145. Dans le chemin, étudier le sujet de l'électrolyse, les diplômés sont bien absorbés par cette section et montrent de bons résultats à l'examen. L'étude du matériel est accompagnée d'une présentation sur ce sujet.

Sujet 6. "L'électrolyse des solutions et des sels fond"
1. Électrolyse - Oxydatif - Procédé de réduction qui coule sur les électrodes lorsque le courant électrique est passé à travers la solution ou la fondre d'électrolyte.
2. Cathode - électrode négative. La restauration des cations métalliques et d'hydrogène (dans les acides) ou des molécules d'eau se produit.
3. L'anode est une électrode positive. Il y a une oxydation d'une aniions du résidu acide et du gyrosogroupe (en alcalin).
4. Avec l'électrolyse de la solution de sel dans le mélange réactionnel, il y a de l'eau. Étant donné que l'eau peut également montrer des propriétés oxydatives et réparatrices, il s'agit d'un "concurrent" et de cathode et de processus d'anode.
5. Il existe une électrolyse avec des électrodes inertes (graphite, charbon, platine) et une anode active (soluble), ainsi que l'électrolyse de fondes et de solutions d'électrolytes.
Processus cathodiques
Si le métal est situé dans une rangée de tensions:
Position métallique dans la rangée de contraintes
Restauration à la cathode
de li à al
Restaurer les molécules d'eau: 2H2O + 2E- → H20 + 2OH-
de mn à pb
Les molécules d'eau et les cations métalliques sont restaurées:
2H2O + 2E- → H20 + 2OH-
Hommes + + Ne- → Me0
de Cu à Au
Les cations métalliques sont restaurées: Hommes + + Ne- → Me0
Processus d'anode
Résidus d'acide
Asm-
Anode
Soluble
(fer, zinc, cuivre, argent)
Insoluble
(Graphite, or, platine)
Sans oxe
Oxydation de l'anode métallique
M0 - Ne- \u003d mn +
anode
Oxydation anionne (sauf f-)
ASM- - ME- \u003d AC0
Contenant de l'oxygène
Fluorure - ion (f-)
Dans des environnements acides et neutres:
2 H2O - 4E- → O20 + 4H +
Dans un environnement alcalin:
4ON- - 4e- \u003d O20 + 2N2O
Exemples de procédés d'électrolyse de fond avec des électrodes inertes
Dans la fusion de l'électrolyte, il n'y a que ses ions, de sorte que les cations électrolytiques sont restaurées sur la cathode et des anions sont oxydés sur l'anode.
1. Considérons l'électrolyse de la fusion du chlorure de potassium.
Dissociation thermique de KSL → K + + Cl-
K (-) k + + 1e- → k0
A (+) 2SL- - 2E- → CL02
Équation de synthèse:
2xl → 2K0 + CL20
2. Considérons l'électrolyse de la fonte du chlorure de calcium.
Dissociation thermique de SASL2 → CA2 + + 2SL
K (-) CA2 + + 2E- → CA50
A (+) 2SL- - 2E- → CL02
Équation de synthèse:
CACL2 → CA0 + CL20
3. Considérez l'électrolyse de l'hydroxyde de potassium.
Disposiation thermique KON → K + + +
K (-) k + + 1e- → k0
A (+) 4ON- - 4E- → O20 + 2N2O
Équation de synthèse:
4Cone → 4K0 + O20 + 2N2O
Exemples de procédés d'électrolyse des solutions électrolytiques avec des électrodes inertes
Contrairement aux fondues de la solution d'électrolyte, outre ses ions, il y a des molécules d'eau. Par conséquent, lorsque vous envisagez des processus sur les électrodes, il est nécessaire de prendre en compte leur participation. L'électrolyse de la solution de sel formée par le métal actif, debout dans une rangée de contraintes à l'aluminium et un résidu acide d'acide contenant de l'oxygène diminue à l'électrolyse de l'eau. 1. Considérons l'électrolyse de la solution aqueuse de sulfate de magnésium. MGSO4 est un sel formé par un métal debout dans une rangée de contraintes aux résidus d'acide d'aluminium et d'oxygène. L'équation de dissociation: MGSO4 → MG2 + + SO42- K (-) 2N2O + 2E- \u003d H20 + 2N- A (+) 2N2O - 4E- \u003d O20 + 4N + Equation totale: 6N2O \u003d 2N20 + 4H- + O20 + 4H + 2N2O \u003d 2N20 + O20 2. Considérez l'électrolyse de la solution aqueuse de sulfate de cuivre (II). Suso4 - sel, qui est formé par un résidu d'acide métallique à faible actif et d'oxygène. Dans ce cas, l'électrolyse obtient du métal, de l'oxygène et l'acide correspondant est formé dans l'espace de cathode-anode. L'équation de dissociation: CUSO4 → CU2 + + SO42- à (-) CU2 + + 2E- \u003d CU0 A (+) 2N2O - 4E- \u003d O20 + 4N + Equation totale: 2CU2 + 2N2O \u003d 2CU0 + O20 + 4N + 2CU0 + 2N2O \u003d 2CU0 + O20 + 2N2SO4
3. Considérez l'électrolyse de la solution d'hydrogène de chlorure de calcium. CACL2 est un sel, qui est formé par un métal actif et un résidu d'acide oxygénique. Dans ce cas, l'hydrogène est formé sous l'électrolyse, l'halogène et l'alcali est formé dans l'espace de cathode-anode. L'équation de dissociation: CACL2 → CA2 + + 2cl- à (-) 2N2O + 2E- \u003d H20 + 2O- A (+) 2SL- 2E- \u003d CL20 L'équation totale: 2N2O + 2CL- \u003d CL20 + 2O / CACL2 + 2N2O \u003d CA (OH) 2 + CL20 + H20 4. Considérons l'électrolyse de la solution aqueuse de chlorure de cuivre (II). CUCL2 est un sel formé par un résidu de métal et d'acide faible actif d'acide oxygénique. Dans ce cas, le métal et l'halogène sont formés. Équation de dissociation: CUCL2 → CU2 + 2cl- à (-) CU2 + + 2E- \u003d CU0 A (+) 2SL- 2E- \u003d CL20 Équation totale: CU2 + 2CL- \u003d CU0 + CL20 CUCL2 \u003d CU0 + CL20 5. Considérez la Processus Solution d'électrolyse de l'acétate de sodium. CH3COONA - Sel, qui est formé par le résidu de métal actif et d'acide d'acide carboxylique. À l'électrolyse, l'hydrogène est obtenu, alcalin. L'équation de dissociation: CH3SOONA → CH3SOO - + NA + K (-) 2N2O + 2E- \u003d H20 + 2N- A (+) 2CH3COO2E \u003d C2H6 + 2CO2 TOTAL EQUATION: 2N2O + 2CH3COOY \u003d H20 + 2HO - + C2H6 + 2CO2 2N2O + 2CH3COONA \u003d 2NAOH + H20 + C2H6 + 2CO2 6. Considérez le processus d'électrolyse de la solution de nitrate de nickel. NI (NO3) 2 - Sel, qui est formé par un métal debout dans une rangée de tensions de Mn à H2 et un résidu d'acide contenant de l'oxygène. Dans le processus, nous obtenons du métal, de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'acide. L'équation de dissociation: NI (NO3) 2 → NI2 + + 2NO3- à (-) NI2 + 2E- \u003d NI0 2N2O + 2E- \u003d H20 + 2O- A (+) 2H2O - 4E- \u003d O20 + 4H + Equation commune: NI2 + + 2N2O + 2H2O \u003d NI0 + H20 + 2H + O20 + 4H + NI (NO3) 2 + 2N2O \u003d NI0 + 2HNO3 + H20 + O20 7. Considérez le processus d'électrolyse de la solution d'acide sulfurique. L'équation de dissociation: H2SO4 → 2H + + + SO42- K (-) 2N + + 2E- \u003d H20 A (+) 2H2O - 4E- \u003d O20 + 4H + SMBARINE ÉQUATION: 2N2O + 4N + \u003d 2N20 + O20 + 4H + 2H2O \u003d 2N20 + O20
8. Considérons le processus d'électrolyse de la solution d'hydroxyde de sodium. Dans ce cas, seule l'électrolyse de l'eau est. L'électrolyse des solutions H2SO4, Nano3, K2SO4, etc. L'équation de dissociation: NaOH → NA + + 2E- \u003d H20 + 2O- A (+) 4OH- - 4E- \u003d O20 + 2H2O Équation de sommarine: 4H2O + 4OH- \u003d 2H20 + 4OH- + O20 + 2H2O 2H2O \u003d 2H20 + O20
Exemples de procédés d'électrolyse des solutions électrolytiques avec des électrodes solubles
L'anode soluble pendant l'électrolyse elle-même est l'oxydation (dissolution). 1. Considérons le processus d'électrolyse du sulfate de cuivre (II) avec une anode de cuivre. Avec l'électrolyse de la solution de sulfate de cuivre avec une anode de cuivre, le procédé est réduit à la surbrillance du cuivre sur la cathode et la dissolution progressive de l'anode, malgré la nature de l'anion. La quantité de sulfate de cuivre dans la solution reste inchangée. Équation de dissociation: CUSO4 → CU2 + + SO42- K (-) CU2 + + 2E- → CU0 A (+) CU0 - 2E- → CU2 + Transition ionique de cuivre de anode à la cathode
Exemples de tâches sur ce sujet dans les options EGE
Dans 3. (Var.5)
Installez la correspondance entre la formule de la substance et les produits d'électrolyse de sa solution aqueuse sur les électrodes inertes.
Formule substance électrolyse Products
A) AL2 (SO4) 3 1. Hydroxyde de métal, acide
B) CSOH 2. Métal, halogène
C) HG (NO3) 2 3. Métal, oxygène
D) AUBR3 4. Hydrogène, halogène 5. Hydrogène, oxygène 6. Métal, acide, course d'oxygène du raisonnement: 1. Avec l'électrolyse AL2 (SO4) 3 et CSOH sur la cathode, l'eau est restaurée à l'hydrogène. Nous excluons les variantes 1, 2, 3 et 6. 2. Pour AL2 (SO4) 3, l'eau est oxydée sur l'anode à l'oxygène. Nous choisissons l'option 5. Pour CSOH, un hydroxyde d'ions est oxydé sur l'anode à l'oxygène. Nous choisissons l'option 5. 3. Avec l'électrolyse HG (NO3) 2 et AUBR3 sur la cathode, il y a une restauration de cations métalliques. 4. Pour HG (NO3) 2 L'eau est oxydée sur l'anode. Les ions de nitrate de la solution sont associés à des cations d'hydrogène, formant de l'acide nitrique dans un espace anodique. Nous choisissons l'option 6. 5. Pour AUBR3, un anion BR2 est oxydé sur l'anode. Sélectionnez l'option 2.
MAIS
B.
DANS
G.
5
5
6
2
Dans 3. (Var.1)
Définissez la correspondance entre le nom de la substance et la méthode pour l'obtenir.
Le nom de la substance est obtenu par électrolyse a) Lithium 1) Solution de la vie B) Fluorine 2) FLUORINE 2) FLIGHT FUT C) SOLUTION 3) SOLUTION MGCL2 G) MAGNESIUM 4) AGNO3 SOLUTION 5) MELT AG2O 6) MGCL2 MGCL2 Coup de raisonnement: 1. Semblable au chlorure de sodium Le processus de fluorure de lithium fondu de l'électrolyse est poursuivi. Pour les options A et B, nous choisissons les réponses 2. 2. Silver Il est possible de le restaurer de la solution de son nitrate d'argent. 3. De la solution de sel de magnésium ne peut pas être restauré. Nous choisissons l'option 6 - la fusion du chlorure de magnésium.
MAIS
B.
DANS
G.
2
2
4
6
Dans 3. (Var.9)
Installez la correspondance entre la formule de sel et l'équation du processus qui coule sur la cathode pendant l'électrolyse de sa solution aqueuse.
Équation de formule de sel du processus de cathode
A) AL (NO3) 3 1) 2H2O - 4E- → O2 + 4H +
B) CUCL2 2) 2H2O + 2E- → H2 + 2OH-
C) SBCL3 3) CU2 + + 1E- → CU +
D) Cu (NO3) 2 4) SB3 + - 2 E- → SB5 + 5) SB3 + + 3E- → SB0
6) CU2 + + 2E- → CU0
Le parcours de raisonnement: 1. Les processus de récupération des cations métalliques ou du flux d'eau sur la cathode. Par conséquent, excluez immédiatement les options 1 et 4. 2. Pour AL (NO3) 3: Le processus de récupération de l'eau est sur la cathode. Sélectionnez l'option 2. 3. Pour CUCL2: Les cations métalliques CU2 + sont restaurées. Sélectionnez l'option 6. 4. Pour SBCL3: Les cations métalliques SB3 + sont restaurées. Sélectionnez l'option 5. 5. Pour Cu (NO3) 2: CA2 + Les cations métalliques sont restaurées. Sélectionnez l'option 6.
MAIS
B.
DANS
G.
2

Electrolyse (grec elektron - ambre + lyse - décomposition) - réaction chimique survenant lors du passage de DC à travers l'électrolyte. Cette décomposition de substances sur leurs composants sous l'action du courant électrique.

Le processus d'électrolyse consiste à déplacer les cations (ions chargés positivement) sur la cathode (chargé négativement) et des ions chargés négatifs (anions) à l'anode (chargé de manière positive).

Ainsi, les anions et les cations se sont précipités selon l'anode et la cathode, respectivement. Voici une réaction chimique. Pour résoudre avec succès des tâches sur ce sujet et écrire des réactions, il est nécessaire de séparer les processus de la cathode et de l'anode. C'est ainsi que cet article sera construit.

Cathode

Les cations sont attirés par les ions cathody - Na +, K +, Cu 2+, Fe 3+, AG +, etc.

Pour établir quelle réaction est sur la cathode, il est d'abord nécessaire de déterminer l'activité du métal: sa position dans la rangée électrochimique des tensions de métaux.

Si un métal actif (LI, Na, K) est apparu sur la cathode, les molécules d'eau sont restaurées au lieu de celui de l'hydrogène distingué. Si le métal d'activité moyenne (CR, Fe, CD) - L'hydrogène est attribué sur la cathode et le métal lui-même. Les métaux non efficaces sont mis en évidence sur la cathode sous forme pure (Cu, AG).

Je note que l'aluminium est considéré comme la limite entre les métaux d'activité active et moyenne dans une rangée de contraintes. Avec l'électrolyse sur la cathode, les métaux à l'aluminium (inclus!) Ne sont pas restaurés, les molécules d'eau sont restaurées à la place - l'hydrogène est libérée.

Si des ions d'hydrogène sont reçus sur la cathode - H + (par exemple, avec HCL, H 2 SO 4 Électrolyse acide), l'hydrogène est restauré à partir d'une molécule d'acide: 2H + - 2e \u003d H 2

Anode

Les anions sont attirés par l'anode - des ions chargés négativement: SO 4 2-, PO 4 3-, CL -, BR -, I -, F -, S 2-, CH 3 COO.

Avec l'électrolyse des anions contenant de l'oxygène: SO 4 2-, PO 4 3- - Aucun anions n'est oxydé sur l'anode et les molécules d'eau à partir de laquelle l'oxygène est distingué.

Les anions sans heex sont oxydés et excrétés par les halogènes correspondants. Ion sulfide lors de l'oxydation de soufre oxydable. L'exception est la fluor - si elle entre dans l'anode, la molécule d'eau est déchargée et l'oxygène est libéré. La fluor est l'élément électronégatif, est donc une exception.

Les anions d'acides organiques sont oxydés de manière particulière: un radical adjacent au double de carboxyle double et le groupe carboxyle (COO) se transforme en dioxyde de carbone - CO 2.

Exemples de solutions

Dans le processus de formation, vous pouvez rencontrer des métaux qui manquaient d'une rangée d'activité. Au stade de l'étude, vous pouvez utiliser un nombre étendu d'activité de métaux.

Maintenant, vous saurez exactement ce qu'il se démarque sur la cathode ;-)

Donc, la pratique. Nous découvrons ce qui est formé sur la cathode et l'anode avec l'électrolyse des solutions AGCL, CU (N ° 3) 2, ALBR 3, NAF, FEI 2, CH 3 COOLI.

Parfois, dans les tâches, vous devez enregistrer la réponse d'électrolyse. J'informe: Si vous comprenez qu'il est formé sur la cathode et qu'est-ce qui est sur l'anode, il n'est pas difficile d'écrire une réaction. Prenons, par exemple, NaCl d'électrolyse et écrivez la réaction:

NaCl + H 2 O → H 2 + CL 2 + NaOH

Le sodium est un métal actif, de sorte que l'hydrogène se distingue sur la cathode. Anion ne contient pas d'oxygène, l'halogène est mis en surbrillance - le chlore. Nous écrivons l'équation, nous ne pouvons donc pas forcer le sodium à s'évaporer sans trace :) sodium réagit avec de l'eau, NaOH est formé.

Nous écrivons la réaction de l'électrolyse pour CUSO 4:

CUSO 4 + H 2 O → CU + O 2 + H 2 SO 4

Le cuivre fait référence à des métaux peu actifs, il est donc sous forme pure allouée sur la cathode. Anion contenant de l'oxygène, donc l'oxygène est libéré dans la réaction. Le sulfate ion ne disparaît nulle part où il est connecté à l'hydrogène de l'eau et se transforme en un acide sullen.

Électrolyse de fond

Tout ce que nous avons discuté de ce point concerné l'électrolyse des solutions, où le solvant est de l'eau.

Devant la chimie industrielle est une tâche importante - d'obtenir des métaux (substances) sous forme pure. Les métaux peu efficaces (AG, CU) peuvent être facilement obtenus par la méthode d'électrolyse des solutions.

Mais qu'en est-il des métaux actifs: Na, K, Li? Après tout, avec électrolyse de leurs solutions, ils ne se distinguent pas sur la cathode sous sa forme pure, les molécules d'eau sont restaurées et l'hydrogène est distingué. Ici, nous utiliserons de la masse fondue, qui ne contiennent pas d'eau.

Dans la réaction anhydre, il est encore plus facile: les substances sont désintégrées par des composants:

Alll 3 → al + cl 2

LIBRE → LI + BR 2

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Les résultats de l'EE montrent que les tâches sur le thème "électrolyse" pour les diplômés restent complexes. Dans le programme scolaire, un nombre insuffisant d'heures est donné à l'étude de ce sujet. Par conséquent, lors de la préparation des écoliers à l'examen, il est nécessaire d'explorer cette question très détaillée. La connaissance des principes fondamentaux de l'électrochimie aidera le diplômée à réussir à réussir l'examen et à poursuivre leurs études dans l'établissement d'enseignement supérieur. Pour l'étude du sujet «Electrolyse» à un niveau suffisant, il est nécessaire de mener des travaux préparatoires avec des diplômés qui passent Le REGE: - envisagez d'identifier les concepts de base dans le thème "Electrolyse"; - Analyse du processus d'électrolyse fond et des solutions d'électrolytes; - consolider les règles de réduction des cations sur la cathode et l'oxydation des anions de l'anode (le rôle des molécules d'eau lors de l'électrolyse des solutions); - la formation des compétences nécessaires pour rendre les équations du processus d'électrolyse (processus de cathode et d'anode); - Enseigner aux élèves à effectuer des tâches de base modèle (tâches), haut et haut niveau de complexité. Électrolyse - le processus redox qui coule dans des solutions et fond d'électrolytes lors du passage du courant électrique direct. En solution ou à l'électrolyte fondamental, sa dissociation sur les ions se produit. Lorsque le courant électrique est allumé, le mouvement directionnel et sur la surface des électrodes peuvent se produire des procédés redox. Anode - Electrode positive, les processus d'oxydation vont-ils.

La cathode est une électrode négative, il y a des processus de récupération dessus.

Électrolyse de fond Il est utilisé pour obtenir des métaux actifs situés dans une rangée de contraintes à l'aluminium (inclus).

Electrolyse de chlorure de sodium fondant

K (-) na + + 1e -\u003e na 0

A (+) 2CL - - 2E -\u003e CL 2 0

2nacl (email) -\u003e 2na + CL 2 (seulement avec électrolyse fondue).

L'aluminium est obtenu par électrolyse de la solution d'oxyde d'aluminium dans la cryolite fondue (NA 3 ALF 6).

2 OL 2 O 3 (email) -\u003e 4al + 3o 2

K (-) al 3+ + 3e ~ -\u003e al

A (+) 2O 2 ~ -2E ~ -\u003e O 2

Électrolyse de l'hydroxyde de potassium fondant.

Koh-\u003e k + + oh ~

K (-) k + + 1e -\u003e k 0

A (+) 4OH - - - 4e -\u003e O 2 0 + 2N 2

4KOH (email) -\u003e 4K 0 + O 2 0 + 2N 2 O

L'électrolyse des solutions aqueuses est plus compliquée, car les molécules d'eau peuvent être restaurées sur les électrodes dans ce cas.

Électrolyse de solutions aqueuses de sels Plus compliqué en raison d'une possible participation aux processus d'électrode des molécules d'eau sur la cathode et sur l'anode.

Règles d'électrolyse dans des solutions aqueuses.

À la cathode:

1. Cations, situées dans une rangée de tension de métaux du lithium à l'aluminium (inclus), ainsi que des cations Nn 4 +. Ne pas restaurer, les molécules d'eau sont restaurées à la place:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

2. Les cations, situées dans une rangée de contraintes après l'aluminium à l'hydrogène, peuvent être récupérées avec des molécules d'eau:

2N 2 O + 2E-> H 2 + 2H -

Zn 2+ + 2e-> Zn 0.

3. Cations, situées dans une rangée de tensions après hydrogène, sont complètement restaurées: AG + + 1E-> AG 0

4. Les ions d'hydrogène sont restaurés dans des solutions acides: 2n + + 2e-> H 2

Sur l'anode:

1. Anions contenant de l'oxygène et F - - Ne pas oxyder, les molécules d'eau sont oxydées à la place:

2N 2 O - 4E-> O 2 + 4n +

2. Les dépossions de soufre, d'iode, de brome, de chlore (dans cette séquence) sont oxydées à des substances simples:

2SL - - 2E-> Clocher 2 0 s 2- - 2e-> S 0

3. Les ions d'hydroxyde sont oxydés dans des solutions d'alcalis:

4on - - 4e-> O 2 + 2N 2 O

4. Les anions sont oxydées dans des solutions de sels carboxyliques:

2 r - soo - - 2e-> R - r + 2so 2

5. Lorsque vous utilisez des anodes solubles, les électrons dans la chaîne extérieure envoient l'anode en raison de l'oxydation des atomes métalliques à partir de laquelle l'anode est faite:

Cu 0 - 2e-> Cu 2+

Exemples de procédés d'électrolyse dans des solutions aqueuses d'électrolytes

Exemple 1.K 2 SO 4 -\u003e 2K + + SO 4 2-

K (-) 2h 2 o + 2e ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2H 2 O - 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Équation d'électrolyse générale: 2H 2 O (email) -\u003e 2 H 2 + O 2

Exemple 2. NaCl -\u003e NA + + CL ~

K (-) 2h 2 o + 2e ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2CL - - 2E -\u003e CL 2 0

2nacl + 2H 2 O (email) -\u003e H 2 + 2naOH + CL 2

Exemple 3. Cu SO 4 -\u003e CU 2+ + SO 4 2-

K (-) Cu 2+ + 2e ~ -\u003e Cu

A (+) 2H 2 O - 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Équation générale d'électrolyse: 2 CU SO 4 + 2H 2 O (Courant) -\u003e 2CU + O 2 + 2H 2 SO 4

Exemple 4. CH 3 COONA-\u003e CH 3 COO ~ + NA +

K (-) 2h 2 o + 2e ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2CH 3 COO ~ - 2E ~ -\u003e C 2 H 6 + 2CO 2

Équation d'électrolyse générale:

CH 3 COONA + 2H 2 O (email) -\u003e H 2 + 2NAHCO 3 + C 2 H 6

Quêtes du niveau de base de la complexité

Testez sur le thème «Electrolyse des fondus et des solutions de sels. Un certain nombre de tensions métalliques. "

1. Cliquez sur l'un des produits d'électrolyse dans une solution aqueuse:

1) Kci. 2) CUSO 4 3) FECI 2 4) AGNO 3

Tâches sur le thème "Electrolyse"

1. L'électrolyse de 400 g d'une solution de 20% du sel de table a été arrêtée lorsque 11,2 litres (N.O.) gaz a été séparé sur la cathode. Le degré de décomposition du sel source (en%) est:

1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18

Réponse: 73% du sel décomposé.

1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52

Quêtes du niveau élevé de complexité B3

1. Installez la correspondance entre la formule de sel et l'équation du processus qui coule sur l'anode pendant l'électrolyse de sa solution aqueuse.

3. Installez la correspondance entre la formule de sel et l'équation du processus qui coule sur la cathode à l'électrolyse de sa solution aqueuse.

5. Installez la correspondance entre le nom de la substance et les produits d'électrolyse de sa solution aqueuse.

L'électrode sur laquelle se produit la restauration est appelée cathode.

L'électrode sur laquelle l'oxydation se produit est une anode.

Considérez les processus survenant dans l'électrolyse des moules de sels d'acides oxygéniques: HCL, HBR, HI, H 2 S (à l'exception du fluorure ou du fluide - HF).

Dans la fusion, un tel sel est constitué de cations métalliques et d'anions du résidu acide.

Par example, NaCl \u003d na + + cl -

À la cathode: Na + + ē \u003d na le sodium métallique est formé (dans le cas général - métal inclus dans le sel)

Sur l'anode: 2cl - - 2ē \u003d CL 2 le chlore gazeux est formé (dans le cas général - halogène, qui fait partie du résidu d'acide - à l'exception du fluor - ou du soufre)

Considérez les processus survenant dans l'électrolyse des solutions d'électrolyte.

Les processus découlant des électrodes sont déterminés par la valeur du potentiel d'électrode standard et de la concentration d'électrolyte (l'équation NERNST). Le cours d'école ne considère pas la dépendance du potentiel d'électrode de la concentration d'électrolyte et les valeurs numériques des valeurs du potentiel d'électrode standard ne sont pas utilisées. Il suffit que les étudiants sachent que dans un certain nombre de tensions électrochimiques de métaux (nombre d'activités métalliques) la valeur du potentiel d'électrode standard de la paire Me + N / Me:

augmente de gauche à droite
les métaux, debout d'une rangée pour l'hydrogène, ont une valeur négative de cette valeur
hydrogène, lors de la restauration de la réaction 2n + + 2ē \u003d h 2, (c'est-à-dire d'acides) a une valeur zéro du potentiel d'électrode standard
les métaux debout d'une rangée après hydrogène, ont une valeur positive de cette valeur.

! hydrogène lorsqu'il est reconstruit par réaction:

2h 2 o + 2ē \u003d 2OH - + h 2, (c'est-à-dire de l'eau dans un milieu neutre) a une valeur négative du potentiel d'électrode standard -0.41

Le matériau anode peut être soluble (fer, chrome, zinc, cuivre, argent, etc. Métaux) et insoluble - inerte - (charbon, graphite, or, platine), par conséquent, des ions formés lors de la dissolution de l'anode seront présents dans la solution:

Moi - nē \u003d moi + n

Les ions métalliques formés seront présents dans la solution d'électrolyte et leur activité électrochimique devra également être envisagée.

Sur la base de cela, les règles suivantes peuvent être définies pour les processus circulant sur la cathode:

1. Le cation électrolytique est situé dans une rangée électrochimique de contraintes de métaux à l'aluminium inclus, la récupération de l'eau est traitée:

2h 2 o + 2ē \u003d 2OH - + h 2

Les cations métalliques restent en solution, dans l'espace cathodique

2. La cation électrolytique est située entre l'aluminium et l'hydrogène, en fonction de la concentration d'électrolyte, ou du processus de récupération d'eau ou du processus de récupération des ions métalliques est nécessaire. Étant donné que la concentration n'est pas spécifiée dans la tâche, les deux processus possibles sont enregistrés:

2h 2 o + 2ē \u003d 2OH - + h 2

Moi + n + nē \u003d moi

3. L'électrolyte cation est l'hydrogène ions, c'est-à-dire Électrolite - acide. Les ions hydrogène sont restaurés:

2n + + 2ē \u003d h 2

4. La cation électrolytique est après l'hydrogène, les cations métalliques sont restaurées.

Moi + n + nē \u003d moi

Le processus sur l'anode dépend du matériau de l'anode et de la nature de l'anion.

1. Si l'anode se dissolve (par exemple, le fer, le zinc, le cuivre, l'argent), le métal de l'anode est oxydé.

Moi - nē \u003d moi + n

2. Si Annuler Anode, c'est-à-dire Ne pas dissoudre (graphite, or, platine):

a) avec l'électrolyse des solutions de sels d'acide oxygéniques (à l'exception des fluorures), le processus d'oxydation de l'anion est en cours;

2cl - - 2ē \u003d CL 2

2BR. - - 2ē \u003d BR 2

2i. - - 2ē \u003d i 2

S 2. - - 2ē \u003d s

b) Avec l'électrolyse des solutions d'alcalis, le processus d'oxydation de l'hydroxochrouc est:

4oh. - - 4ē \u003d 2h 2 o + O 2

c) Avec l'électrolyse des solutions d'acides contenant de l'oxygène: HNO 3, H 2 SO 4, H 2 CO 3, H 3 po 4 et fluorures, le processus d'oxydation de l'eau est en cours.

2H 2 O - 4ē \u003d 4H + + O 2

d) Sous l'électrolyse des acétates (sels d'acétate ou d'acide éthanique) est oxydé avec un ion d'acétate sur l'éthane et l'oxyde de carbone (IV) - dioxyde de carbone.

2 donc 3 soo - - 2ē \u003d C 2 H 6 + 2SO 2

Exemples de tâches.

1. Installez la correspondance entre la formule de sel et le produit formant une anode inerte avec l'électrolyse de sa solution aqueuse.

Formule Soloi

A) niso 4

B) naclo 4

C) liclue

D) rbbr.

Produit sur anode

1) S 2) SO 2 3) CL 2 4) O 2 5) H 2 6) BR 2

Décision:

Étant donné que l'anode inerte est spécifiée dans la tâche, nous ne considérons que des modifications survenant avec des résidus d'acide formés lors de la dissociation des sels:

Donc 4 2. - résidu acide d'acide contenant de l'oxygène. Il y a un processus d'oxydation de l'eau, l'oxygène est libéré. Réponse 4.

Clo 4. - résidu acide d'acide contenant de l'oxygène. Il y a un processus d'oxydation de l'eau, l'oxygène est libéré. Réponse 4.

Cl. - résidu acide d'acide oxygénique. Il existe un processus d'oxydation du résidu acide lui-même. Le chlore est distingué. Réponse 3.

Fr. - résidu acide d'acide oxygénique. Il existe un processus d'oxydation du résidu acide lui-même. Attribué à Bromine. Réponse 6.

Réponse totale: 4436

2. Installez la correspondance entre la formule de sel et le produit formant sur la cathode à l'électrolyse de sa solution aqueuse.

Formule Soloi

A) al (n ° 3) 3

B) hg (n ° 3) 2

C) Cu (n ° 3) 2

D) nano 3

Produit sur anode

1) hydrogène 2) aluminium 3) mercure 4) cuivre 5) oxygène 6) sodium

Décision:

Étant donné que la cathode est spécifiée dans la tâche, nous ne considérons que des modifications survenant avec des cations de métaux formés lors de la dissociation des sels:

Al 3+ conformément à la position d'aluminium dans la rangée électrochimique des tensions de métaux (du début de la rangée à l'aluminium inclusif) ira le processus de récupération de l'eau. L'hydrogène est distingué. Réponse 1.

Hg 2+ conformément à la position de mercure (après hydrogène), il y aura un processus de récupération des ions de mercure. Il est formé mercure. Réponse 3.

Cu 2+ conformément à la position de cuivre (après hydrogène), il y aura un processus de restauration des ions de cuivre. Réponse 4.

Na +. conformément à la position de sodium (du début d'un nombre à l'aluminium inclusif) ira le processus de récupération de l'eau. Réponse 1.

Réponse totale: 1341

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