Pregătirea absolvenților la examen. "Tema electrolizei în examen"

13.08.2020

Inapoi inainte

Atenţie! Previzualizarea diapozitivelor este utilizată exclusiv în scopuri informaționale și nu pot oferi idei despre toate capacitățile de prezentare. Dacă sunteți interesat acest lucruDescărcați versiunea completă.

Rezultatele Eme. Arată că sarcinile pe tema "Electroliză" pentru absolvenți rămân complexe. În programul școlar, un număr insuficient de ore este dat studiului acestui subiect. Prin urmare, la pregătirea elevilor la examen, este necesar să explorați această problemă în foarte detaliată. Cunoașterea fundamentelor electrochimiei va ajuta un absolvent să treacă cu succes examenul și să continue formarea în instituția de învățământ superior. Pentru studiul temei "electroliza" la un nivel suficient de a avea loc munca pregatitoare Cu absolvenți ai EGE: - Luați în considerare definirea conceptelor de bază în tema "Electroliză"; - Analiza procesului de electroliză a soluțiilor de topire și electroliți; - consolidarea regulilor de restaurare a cotelor și oxidarea anionilor (rolul moleculelor de apă în timpul electrolizei soluțiilor); - Abilități de formare pentru a face ecuațiile procesului de electroliză (procese catodice și anodice); - Învățați elevilor să îndeplinească sarcini tipice nivel de bază (sarcini), ridicate și nivel inalt dificultăți. Electroliză - Procesul redox care curge în soluții și topituri de electroliți în timpul trecerii curentului electric direct. În soluția sau electrolitul de topire, se produce disocierea pe ioni. Când curentul electric este pornit, mișcarea direcțională și pe suprafața electrozilor pot apărea procese redox. Anod - electrod pozitiv, merge procesele de oxidare.

Catodul este un electrod negativ, există procese de recuperare pe ea.

Electroliza topită Se utilizează pentru a obține metale active situate într-un rând de stresuri la aluminiu (inclusiv).

Electroliza clorurii de sodiu topită

K (-) Na + + 1E -\u003e Na 0

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

2NACI (e-mail) -\u003e 2NA + CI2 (numai cu electroliza topită).

Aluminiu este obținut prin electroliza soluției de oxid de aluminiu în Cryolit Molten (Na3 ALF 6).

2AL 2 O 3 (e-mail) -\u003e 4al + 3o 2

K (-) Al 3+ + 3E ~ -\u003e Al

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

Electroliza topirii hidroxidului de potasiu.

Koh-\u003e K + + Oh ~

K (-) K + + 1E -\u003e K 0

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

4KOH (e-mail) -\u003e 4k 0 + O 2 0 + 2N 2 o

Electroliza soluțiilor apoase este mai complicată, deoarece moleculele de apă pot fi restaurate pe electrozii în acest caz.

Electroliza soluțiilor apoase de săruri Mai complicate din cauza participării posibile la procesele electrodului de molecule de apă pe catod și pe anod.

Reguli de electroliză în soluții apoase.

La catod:

1. Cationi, situate într-un rând de tensiune de metale de la litiu la aluminiu (inclusiv), precum și cationi Nn 4 +. Nu restaurați, moleculele de apă sunt restaurate în schimb:

2n 2 o + 2E-> H 2 + 2H -

2. Cationi, situate într-un rând de solicitări după aluminiu până la hidrogen, pot fi recuperate împreună cu moleculele de apă:

2n 2 o + 2E-> H 2 + 2H -

Zn 2+ + 2E-> Zn 0.

3. Cationi, situate într-un rând de tensiuni după hidrogen, sunt complet restaurate: AG + + 1E-> AG 0.

4. Ionii de hidrogen sunt restabiliți în soluții acide: 2n + + 2E-> H 2.

Pe anod:

1. anioni care conțin oxigen și F - - Nu oxidați, moleculele de apă sunt oxidate în schimb:

2n 2 o - 4e-> O 2 + 4N +

2. Păsări de sulf, iod, brom, clor (în această secvență) sunt oxidate la substanțe simple:

2SL - - 2E-> Cl. 2 0 S 2- - 2E-> S 0.

3. Ionii de hidroxid sunt oxidați în soluții alcalise:

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

4. Anionii sunt oxidați în soluții de săruri carboxilice:

2 R - SOO - - 2E-> R - R + 2S02

5. Când utilizați anoduri solubile, electronii în lanțul exterior trimite anodul în sine datorită oxidării atomilor metalici din care se face anodul:

Cu 0 - 2e-> Cu 2+.

Exemple de procese de electroliză în soluții apoase de electroliți

Exemplul 1.K2S04 -\u003e 2K + + SO 4 2-

K (-) 2H20 + 2E ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2H20- 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Ecuația generală de electroliză: 2H20 (e-mail) -\u003e 2 H 2 + O 2

Exemplul 2. NaCl -\u003e Na + + CL ~

K (-) 2H20 + 2E ~ -\u003e H 2 + 2OH -

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

2NACI + 2H20 (e-mail) -\u003e H 2 + 2NAOH + CI 2

Exemplul 3. Cu S04 -\u003e Cu 2+ + SO 4 2-

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

A (+) 2H20- 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Ecuația generală de electroliză: 2 Cu S04 + 2H20 (curent) -\u003e 2Cu + O 2 + 2H2S04

Exemplul 4. CH3 Coona-\u003e CH 3 COO ~ + Na +

K (-) 2H20 + 2E ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2CH3 COO ~ - 2E ~ -\u003e C2H6 + 2CO 2

Ecuația generală de electroliză:

CH3 COOONA + 2H20 (e-mail) -\u003e H2 + 2NAHCO 3 + C2H6

Căutări ale nivelului de bază al complexității

Testați pe tema "Electroliza topită și soluții de săruri. Un număr de tensiuni metalice. "

1. Faceți clic pe unul dintre produsele de electroliză într-o soluție apoasă:

1) KCi. 2) CUSO 4 3) FECI 2 4) Agno 3

2. Cu electroliza soluției apoase de azotat de potasiu pe anodul alocat: 1) O 2.2) NO2 3) N2 4) H 23. Hidrogenul se formează sub electroliza soluției apoase: 1) Caci 2. 2) CUSO 4 3) Hg (NO3) 2 4) AgNo 34. Reacția este posibilă între: 1) AG și K2S04 (P-P) 2) Zn și KCi (P-P) 3) MG și SNCI 2(P-P) 4) AG și CUSO 4 (P-P) 5. Cu electroliza soluției de iodură de sodiu la catodul culorii lacmusului în soluție: 1) roșu 2 ) Albastru 3) purpuriu 4) galben6. Cu electroliza soluției apoase de fluorură de potasiu pe catod alocat: 1) hidrogen2) fluorură fluor 3) fluor 4) oxigen

Sarcini pe tema "Electroliză"

1. Electroliza de 400 g de soluție de 20% a sarei de masă a fost oprită când gazul de 11,2 litri (N.O) a fost separat pe catod. Gradul de descompunere a sarei sursă (în%) este:

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

Soluția problemei.Compilam ecuația reacției de electroliză: 2NACI + 2H20 → H2 + CI2 + 2NAOHM (NaCI) \u003d 400 ∙ 0,2 \u003d 80 g de săruri au fost în soluție. (H 2) \u003d 11,2 / 22,4 \u003d 0, 5 mole ν (NaCI) \u003d 0,5 ∙ 2 \u003d 1 molm (NaCI) \u003d 1 ∙ 58,5 \u003d 58,5 g de săruri au fost descompuse în timpul electrolizei. Descompunerea sării de 58,5 / 80 \u003d 0,73 sau 73%.

Răspuns: 73% din sare descompusă.

2. Conducerea electrolizei de 200 g a unei soluții de sulfat de crom 10% (III) la cheltuielile totale de sare (metalul este eliberat pe catod). Masa (în grame) a apei consumate este:

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

Soluția problemei.Compilam ecuația reacției de electroliză: 2CR2 (SO4) 3 + 6H20 → 4CR + 3O2 + 6H2S04M (CR2 (S04) 3) \u003d 200 ∙ 0,1 \u003d 20gν (CR2 (S04) 3) \u003d 20/392 \u003d 0,051molν (H20) \u003d 0,051 ∙ 3 \u003d 0,153 molm (H20) \u003d 0,153 ∙ 18 \u003d 2,76 g

Căutări ale nivelului ridicat de complexitate B3

1. Instalați corespondența dintre formula de sare și ecuația procedeului care curge pe anod în timpul electrolizei soluției sale apoase.

3. Montați corespondența dintre formula de sare și ecuația procedeului care curge pe catod la electroliza soluției sale apoase.

5. Instalați corespondența dintre numele substanței și produsele de electroliză ale soluției sale apoase.

Răspunsuri: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145. În felul în care studiind subiectul de electroliză, absolvenții sunt bine absorbiți de această secțiune și arată rezultate frumoase Pe examen. Studiul materialului este însoțit de o prezentare pe această temă.

Ce este electroliza? Pentru o înțelegere mai simplă a răspunsului la această întrebare, să ne imaginăm orice sursă de curent direct. Fiecare sursă DC poate găsi întotdeauna un pol pozitiv și negativ:

Conectați două plăci conducte electrice rezistente chimice care apelează electrozi. Placa atașată la polul pozitiv este numită un anod și la un catod negativ:

Clorura de sodiu este un electrolit, în timpul topiturii, disocierea pe cationii de sodiu și ionii de clor:

NaCl \u003d Na + + CL -

Este evident că anionii negativi negativi percepuți vor merge la un electrod încărcat pozitiv - anod și cationii NA + încărcați pozitiv vor merge la un catod de electrod încărcat negativ. Ca rezultat, Na + Cationi și anioni CL sunt descărcate, adică, vor deveni atomi neutri. Descărcarea are loc prin achiziționarea de electroni în cazul ionilor NA + și a pierderii electronilor în cazul ionilor CI. Adică procesul procedează pe catod:

Na + + 1E - \u003d Na 0,

Și pe anod:

CL - - 1E - \u003d CL

Deoarece fiecare atom de clor are un electron neprofitabil, o singură existență a acestora este neprofitabilă și atomii de clor sunt combinate într-o moleculă de doi atomi de clor:

CL ∙ + ∙ CL \u003d CI 2

Astfel, totalul, procesul care curge pe anod este înregistrat mai corect:

2CI - - 2E - \u003d CL 2

Adică, avem:

Cathod: Na + + 1E - \u003d Na 0

Anod: 2cl - - 2e - \u003d CL 2

Să prezentăm un echilibru electronic:

Na + + 1E - \u003d NA 0 | ∙ 2

2CI - - 2E - \u003d CL 2 | ∙ 1<

Mutarea părților stângi și drepte ale ambelor ecuații searaction.Vom primi:

2NA + + 2E - + 2CI - - 2E - \u003d 2NA 0 + CI 2

Vom reduce cei doi electroni în același mod în care acest lucru se face în algebră obținem ecuația de electroliză ionică:

2NACI (g.) \u003d\u003e 2NA + CL 2

Cazul considerat mai sus este cel mai simplu caz din punct de vedere teoretic, deoarece clorura de sodiu topit de la ionii încărcați pozitiv a fost numai ionii de sodiu și de la anioni negativi numai de clor.

Cu alte cuvinte, niciunul dintre cationii Na +, nici la anioni CI - nu au existat "concurenți" pentru catod și anod.

Și ceea ce se va întâmpla, de exemplu, dacă în loc de topirea clorurii de sodiu, treceți prin soluția apoasă? În acest caz se observă disocierea clorurii de sodiu, dar devine imposibilă pentru formarea de sodiu metal într-o soluție apoasă. La urma urmei, știm că sodiul este un reprezentant al metalelor alcaline - un metal extrem de activ care reacționează cu apa este foarte violent. Dacă sodiul nu este capabil să se recupereze în astfel de condiții, ceea ce va fi restabilit la catod?

Să ne amintim structura moleculei de apă. Ea este un dipol, adică are un poli negativ și pozitiv:

Se datorează acestei proprietăți, este capabil să "rupeze" atât suprafața catodului, cât și suprafața anodului:

În acest caz, pot apărea procese:

2H2O + 2E - \u003d 2OH - + H 2

2H2 o - 4e - \u003d O 2 + 4H +

Astfel, se pare că, dacă luăm în considerare soluția oricărui electrolit, vom vedea că cationii și anionii s-au format în timpul disocierii electroliților concurează cu molecule de apă pentru recuperare pe catod și oxidare pe anod.

Deci, ce procese se vor întâmpla pe catod și pe anod? Descărcarea ionilor formați în timpul disocierii sau oxidării / restabilirii moleculelor de apă? Sau poate că toate procesele indicate se vor întâmpla în același timp?

În funcție de tipul de electroliți, o varietate de situații sunt posibile în timpul electrolizei soluției sale apoase. De exemplu, cationii de alcalină, metalele de pământ alcalin, aluminiu și magneziu pur și simplu nu pot recupera într-un mediu apos, deoarece trebuie să fie obținuți, metale alcaline, alcaline, metale, metale de aluminiu sau magneziu, aluminiu sau magneziu, adică . Apa care reacționează metalele.

În acest caz, este posibilă numai restaurarea moleculelor de apă pe catod.

Amintiți-vă că procesul va curge la catod la electroliza soluției de eventualele electroliți poate fi urmată de următoarele principii:

1) Dacă electrolitul constă dintr-o cation metal, care în stare liberă în condiții normale reacționează cu apă, catodul este procesat:

2H2O + 2E - \u003d 2OH - + H 2

Acest lucru se aplică metalelor la începutul unui număr de activitate ALC inclusiv.

2) În cazul în care electrolitul constă dintr-o cation metal care nu reacționează sub formă liberă cu apă, ci reacționează cu acizi non-acidici, există două procedee ca restabilirea cationilor metalici și a moleculelor de apă:

Eu n + + ne \u003d mine 0

Astfel de metale includ metale care sunt între AL și N într-o serie de activități.

3) În cazul în care electrolitul constă din hidrogen (acid) sau cationi metalici care nu reacționează cu acizi non-acid - numai cationii de electroliți sunt restabiliți:

2N + + 2E - \u003d H 2 - în cazul acidului

Eu n + + ne \u003d mine 0 - în caz de sare

Pe anod între timp, situația este după cum urmează:

1) Dacă electrolitul conține anioni de resturi de acid fără oxigen (cu excepția f -), atunci anodul este procesul de oxidare, moleculele de apă nu sunt oxidate. De exemplu:

2SL - - 2E \u003d CL 2

S 2- - 2E \u003d s o

Ionii de fluor nu sunt oxidați pe anod, deoarece fluor nu este capabil să se formeze într-o soluție apoasă (reacționează cu apă)

2) Dacă electrolitul include ioni de hidroxid (alcalii), sunt oxidați în loc de molecule de apă:

4ON - - 4E - \u003d 2H2O + O 2

3) Dacă electrolitul conține un rest de acid conținând oxigen (cu excepția resturilor de acid organic) sau fluorură-ion (F -) pe anod există un proces de oxidare a moleculelor de apă:

2H2 o - 4e - \u003d O 2 + 4H +

4) În cazul reziduului acid al acidului carboxilic asupra anodului, există un procedeu:

2Rcoo - - 2e - \u003d R-R + 2CO 2

Să practicăm să înregistrăm ecuațiile de electroliză pentru diferite situații:

Exemplu №1.

Scrieți ecuațiile proceselor care apar pe catod și anod cu electroliza topiturii clorurii de zinc, precum și ecuația generală electroliză.

Decizie

Atunci când molorarea clorurii de zinc are loc disocierea sa:

Znc 2 \u003d zn 2+ + 2CI -

Apoi, trebuie plătit faptul că electroliza este topirea clorurii de zinc și nu o soluție apoasă. Cu alte cuvinte, fără opțiuni, numai restaurarea cațiunilor de zinc pot apărea pe catod și oxidarea ionilor de clor pe anod. Nu există molecule de apă:

Cathod: Zn 2+ + 2E - \u003d Zn 0 | ∙ 1

Anod: 2CI - - 2E - \u003d CL 2 | ∙ 1

Zncl 2 \u003d Zn + CI 2

Exemplul nr. 2.

Scrieți ecuațiile proceselor care curg pe catod și anod cu electroliza soluției apoase de clorură de zinc, precum și ecuația generală de electroliză.

Deoarece în acest caz, o soluție apoasă este supusă electrolizei, apoi în electroliză, teoretic, moleculele de apă pot lua parte. Deoarece zincul este situat într-un rând de activitate între Al și ea, înseamnă că catodul va avea loc atât restaurarea cationilor de zinc cât și a moleculelor de apă.

2H2O + 2E - \u003d 2OH - + H 2

Zn 2+ + 2E - \u003d Zn 0

Ionul de clorură este un reziduu acid al acidului oxigenic HCI, astfel încât în \u200b\u200bcompetiția de oxidare pe ionii de clorură de anod "câștigat" în moleculele de apă:

2CI - - 2E - \u003d CL 2

În acest caz particular, ecuația totală de electroliză nu poate fi scrisă, deoarece este necunoscută de raportul dintre hidrogen și zinc eliberat pe catod.

Exemplu numărul 3.

Scrieți ecuațiile proceselor catodului și anodului cu electroliza soluției apoase de azotat de cupru, precum și ecuația generală de electroliză.

Nitratul de cupru în soluție se află într-o stare predissală:

Cu (nr. 3) 2 \u003d Cu 2+ + 2NO 3 -

Cuprul este într-un rând de activitate în partea dreaptă a hidrogenului, adică catiile de cupru vor fi recuperate pe catod:

Cu 2+ + 2e - \u003d Cu 0

Reziduul acidului care conține nitrat-ioni fără oxigen, înseamnă că în oxidarea ionilor de azotați "pierde" în concurența moleculelor de apă:

2H2 o - 4e - \u003d O 2 + 4H +

În acest fel:

Cathod: cu 2+ + 2e - \u003d Cu 0 | ∙ 2

2Cu 2 + + 2H20 \u003d 2CU 0 + O 2 + 4H +

Ecuația obținută ca urmare a adăugării este ecuația ionică de electroliză. Pentru a obține o ecuație completă de electroliză moleculară, adăugați 4 ioni nitrați în partea stângă și din dreapta a ecuației ionice obținute ca contraioni. Apoi primim:

2CU (nr. 3) 2 + 2H20 \u003d 2CU 0 + O 2 + 4HNO 3

Exemplu numărul 4.

Scrieți ecuațiile proceselor care apar la catod și anod cu electroliza soluției apoase de acetat de potasiu, precum și ecuația generală de electroliză.

Decizie:

Acetat de potasiu în soluție apoasă disociază ionii de potasiu și acetat:

CH 3 COPS \u003d CH 3 SOO - + K +

Potasiu este un metal alcalin, adică Situat într-o serie de rânduri electrochimice de stres la început. Aceasta înseamnă că cationile sale nu pot descărca la catod. Moleculele de apă vor fi restaurate în schimb:

2H2O + 2E - \u003d 2OH - + H 2

După cum sa menționat mai sus, reziduurile acide ale acizilor carboxilici "câștigați" în concurență pentru oxidarea în moleculele de apă pe anod:

2 SO 3 SO - - 2E - \u003d CH 3-CH3 + 2CO 2

Astfel, prin însumarea echilibrului electronic și plierea a două ecuații de semi-resurse pe catod și anodul primim:

Catod: 2H20 + 2E - \u003d 2OH - + H 2 | ∙ 1

Anod: 2CH 3 SOO - - 2E - \u003d CH 3-CH3 + 2CO 2 | ∙ 1

2H2O + 2CH3 SOO - \u003d 2OH - + H 2 + CH 3-CH3 + 2CO 2

Am obținut ecuația completă de electroliză în formă de ioni. Prin adăugarea a două ioni de potasiu în partea stângă și dreaptă a ecuației și rezolvate cu contracționale, obținem ecuația completă de electroliză în forma moleculară:

2H2O + 2CH3 COO \u003d 2KOH + H 2 + CH 3-CH3 + 2CO 2

Exemplu numărul 5.

Scrieți ecuațiile proceselor care apar la catod și anod cu electroliza soluției apoase de acid sulfuric, precum și ecuația generală de electroliză.

Acidul sulfuric se disociază pe cationi de hidrogen și ioni de sulfat:

H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-

Catodul va apărea pe cationul hidrogenului H + și pe oxidarea anodului moleculelor de apă, deoarece ionii de sulfat sunt resturi de acid conținând oxigen:

Catod: 2N + + 2E - \u003d H 2 | ∙ 2

Anod: 2H2 o - 4e - \u003d O 2 + 4H + | ∙ 1

4N + + 2H2O \u003d 2H2 + O 2 + 4H +

Reducerea ionilor de hidrogen în partea stângă și dreaptă și partea stângă a ecuației, obținem ecuația electrolizei soluției apoase de acid sulfuric:

2H2 o \u003d 2H 2 + O 2

După cum puteți vedea, electroliza soluției apoase de acid sulfuric este redusă la electroliza apei.

Exemplul nr. 6.

Scrieți ecuațiile proceselor care apar la catod și anod cu electroliza soluției apoase de hidroxid de sodiu, precum și ecuația globală de electroliză.

Disocierea hidroxidului de sodiu:

NaOH \u003d NA + + OH -

Pe catod numai moleculele de apă vor fi restaurate, deoarece sodiul este un metal activ, numai ioni de hidroxid pe anod:

Catod: 2H2O + 2E - \u003d 2OH - + H 2 | ∙ 2

Anod: 4OH - - 4E - \u003d O 2 + 2H 2 O | ∙ \u200b\u200b1

4H2O + 4OH - \u003d 4OH - + 2H2 + O 2 + 2H20 o

Reducem cele două molecule de apă până la stanga și dreapta și 4 ioni de hidroxid și vin la faptul că, ca în cazul acidului sulfuric, electroliza soluției apoase de hidroxid de sodiu este redusă la electroliza apei.

Inapoi inainte

Rezultatele EE arată că sarcinile pe tema "Electroliză" pentru absolvenți rămân complexe. În programul școlar, un număr insuficient de ore este dat studiului acestui subiect. Prin urmare, la pregătirea elevilor la examen, este necesar să explorați această problemă în foarte detaliată. Cunoașterea fundamentelor electrochimiei vor ajuta absolventul să treacă cu succes examenul și să-și continue studiile la instituția de învățământ superior. Pentru studiul temei "electroliza" la un nivel suficient, este necesar să se desfășoare lucrări pregătitoare cu absolvenții care trec - luați în considerare identificarea conceptelor de bază în tema "electroliză"; - analizarea procesului de electroliză se topește și soluțiile de electroliți; - consolidarea regulilor de reducere a cationilor asupra catodului și oxidării anionului anodului (rolul de molecule de apă în timpul electrolizei soluțiilor); - formarea abilităților de a face ecuațiile procesului de electroliză (procese catodice și anodice); - Învățați elevilor să efectueze sarcini de bază (sarcini), nivel ridicat și ridicat de complexitate. Electroliză - Procesul redox care curge în soluții și topituri de electroliți în timpul trecerii curentului electric direct. În soluția sau electrolitul de topire, se produce disocierea pe ioni. Când curentul electric este pornit, mișcarea direcțională și pe suprafața electrozilor pot apărea procese redox. Anod - electrod pozitiv, merge procesele de oxidare.

Catodul este un electrod negativ, există procese de recuperare pe ea.

Electroliza topită Se utilizează pentru a obține metale active situate într-un rând de stresuri la aluminiu (inclusiv).

Electroliza clorurii de sodiu topită

K (-) Na + + 1E -\u003e Na 0

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

2NACI (e-mail) -\u003e 2NA + CI2 (numai cu electroliza topită).

Aluminiu este obținut prin electroliza soluției de oxid de aluminiu în Cryolit Molten (Na3 ALF 6).

2AL 2 O 3 (e-mail) -\u003e 4al + 3o 2

K (-) Al 3+ + 3E ~ -\u003e Al

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

Electroliza topirii hidroxidului de potasiu.

Koh-\u003e K + + Oh ~

K (-) K + + 1E -\u003e K 0

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

4KOH (e-mail) -\u003e 4k 0 + O 2 0 + 2N 2 o

Electroliza soluțiilor apoase este mai complicată, deoarece moleculele de apă pot fi restaurate pe electrozii în acest caz.

Electroliza soluțiilor apoase de săruri Mai complicate din cauza participării posibile la procesele electrodului de molecule de apă pe catod și pe anod.

Reguli de electroliză în soluții apoase.

La catod:

1. Cationi, situate într-un rând de tensiune de metale de la litiu la aluminiu (inclusiv), precum și cationi Nn 4 +. Nu restaurați, moleculele de apă sunt restaurate în schimb:

2n 2 o + 2E-> H 2 + 2H -

2. Cationi, situate într-un rând de solicitări după aluminiu până la hidrogen, pot fi recuperate împreună cu moleculele de apă:

2n 2 o + 2E-> H 2 + 2H -

Zn 2+ + 2E-> Zn 0.

3. Cationi, situate într-un rând de tensiuni după hidrogen, sunt complet restaurate: AG + + 1E-> AG 0.

4. Ionii de hidrogen sunt restabiliți în soluții acide: 2n + + 2E-> H 2.

Pe anod:

1. anioni care conțin oxigen și F - - Nu oxidați, moleculele de apă sunt oxidate în schimb:

2n 2 o - 4e-> O 2 + 4N +

2. Păsări de sulf, iod, brom, clor (în această secvență) sunt oxidate la substanțe simple:

2SL - - 2E-> Cl. 2 0 S 2- - 2E-> S 0.

3. Ionii de hidroxid sunt oxidați în soluții alcalise:

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

4. Anionii sunt oxidați în soluții de săruri carboxilice:

2 R - SOO - - 2E-> R - R + 2S02

5. Când utilizați anoduri solubile, electronii în lanțul exterior trimite anodul în sine datorită oxidării atomilor metalici din care se face anodul:

Cu 0 - 2e-> Cu 2+.

Exemple de procese de electroliză în soluții apoase de electroliți

Exemplul 1.K2S04 -\u003e 2K + + SO 4 2-

K (-) 2H20 + 2E ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2H20- 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Ecuația generală de electroliză: 2H20 (e-mail) -\u003e 2 H 2 + O 2

Exemplul 2. NaCl -\u003e Na + + CL ~

K (-) 2H20 + 2E ~ -\u003e H 2 + 2OH -

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

2NACI + 2H20 (e-mail) -\u003e H 2 + 2NAOH + CI 2

Exemplul 3. Cu S04 -\u003e Cu 2+ + SO 4 2-

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

A (+) 2H20- 4E ~ -\u003e O 2 + 4H +

Ecuația generală de electroliză: 2 Cu S04 + 2H20 (curent) -\u003e 2Cu + O 2 + 2H2S04

Exemplul 4. CH3 Coona-\u003e CH 3 COO ~ + Na +

K (-) 2H20 + 2E ~ -\u003e H 2 + 2OH -

A (+) 2CH3 COO ~ - 2E ~ -\u003e C2H6 + 2CO 2

Ecuația generală de electroliză:

CH3 COOONA + 2H20 (e-mail) -\u003e H2 + 2NAHCO 3 + C2H6

Căutări ale nivelului de bază al complexității

Testați pe tema "Electroliza topită și soluții de săruri. Un număr de tensiuni metalice. "

1. Faceți clic pe unul dintre produsele de electroliză într-o soluție apoasă:

1) KCi. 2) CUSO 4 3) FECI 2 4) Agno 3

Sarcini pe tema "Electroliză"

1. Electroliza de 400 g de soluție de 20% a sarei de masă a fost oprită când gazul de 11,2 litri (N.O) a fost separat pe catod. Gradul de descompunere a sarei sursă (în%) este:

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

Răspuns: 73% din sare descompusă.

2. Conducerea electrolizei de 200 g a unei soluții de sulfat de crom 10% (III) la cheltuielile totale de sare (metalul este eliberat pe catod). Masa (în grame) a apei consumate este:

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

Căutări ale nivelului ridicat de complexitate B3

1. Instalați corespondența dintre formula de sare și ecuația procedeului care curge pe anod în timpul electrolizei soluției sale apoase.

3. Montați corespondența dintre formula de sare și ecuația procedeului care curge pe catod la electroliza soluției sale apoase.

5. Instalați corespondența dintre numele substanței și produsele de electroliză ale soluției sale apoase.

Răspunsuri: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145. În acest mod, studiind subiectul de electroliză, absolvenții sunt bine absorbiți de această secțiune și arată rezultate bune la examen. Studiul materialului este însoțit de o prezentare pe această temă.

Electrodul pe care apare restabilirea este numită catod.

Electrodul pe care se produce oxidarea este un anod.

Luați în considerare procesele care apar în electroliza topitării sărurilor acizilor oxigenici: HCI, HBr, Hi, H2S (cu excepția fluorurii sau fluidului - HF).

În topitură, o astfel de sare constă din cationi metalici și anioni ai reziduurilor acide.

De exemplu, NaCl \u003d Na + + CL -

La catod: Na + + ē \u003d Na se formează sodic metalic (în caseta generală - metal inclus în sare)

Pe anod: 2CIL. - - 2ē \u003d CL 2 se formează clor gazos (în cazul general - halogen, care face parte din reziduul acid - cu excepția fluorului sau sulfului)

Luați în considerare procesele care apar în electroliza soluțiilor de electroliți.

Procesele care curg pe electrozii sunt determinate de valoarea potențialului electrodului standard și de concentrația de electroliți (ecuația NERNST). Cursul școlii nu consideră că dependența potențialului electrodului de la concentrația de electroliți și nu sunt utilizate valorile numerice ale valorilor potențialului de electrod standard. Este suficient ca elevii să știe că într-o serie de tensiuni electrochimice de metale (o serie de activități metalice) valoarea potențialului electrod standard al perechii ME + N / Me:

crește de la stânga la dreapta
metale, în picioare la rând la hidrogen, au o valoare negativă a acestei valori
hidrogen, atunci când se restabilește reacția 2n + + 2ē \u003d H 2, (adică de la acizi) are o valoare zero a potențialului electrodului standard
metalele care stau la rând după hidrogen, au o valoare pozitivă a acestei valori.

! hidrogen atunci când este reconstruit prin reacție:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H 2, (adică din apă într-un mediu neutru) are o valoare negativă a potențialului standard al electrodului -0.41

Materialul anodic poate fi solubil (fier, crom, zinc, cupru, argint etc. metale) și insolubile - inerte - (cărbune, grafit, aur, platină), prin urmare, ionii formați atunci când se dizolvă anodul vor fi prezenți în soluție:

Me - Nē \u003d Me + n

Ionii metalici formați vor fi prezenți în soluția de electroliți, iar activitatea lor electrochimică va trebui, de asemenea, luată în considerare.

Pe baza acestui fapt, pot fi definite următoarele reguli pentru procesele care decurg din catod:

1. Cationul electrolitic este situat într-un rând electrochimic de stres de metale la aluminiu incluziv, recuperarea apei este procesată:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H 2

Cationii metalici rămân în soluție, în spațiul catodic

2. Cationul de electroliți este situat între aluminiu și hidrogen, în funcție de concentrația de electroliți sau este necesară procesul de recuperare a apei sau de procesul de recuperare a ionilor metalici. Deoarece concentrația nu este specificată în sarcină, se înregistrează atât procesul posibil:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H 2

Me + n + nē \u003d eu

3. Cationul electrolitic este ioni de hidrogen, adică Electrolit - acid. Ionii de hidrogen sunt restaurate:

2n + + 2ē \u003d H 2

4. Cationul de electroliți este după hidrogen, cationii metalici sunt restaurate.

Me + n + nē \u003d eu

Procesul de pe anod depinde de materialul anodului și de natura anionului.

1. Dacă anodul se dizolvă (de exemplu, fier, zinc, cupru, argint), atunci metalul anodului este oxidat.

Me - Nē \u003d Me + n

2. Dacă Anod Anod, adică Nu dizolvarea (grafit, aur, platină):

a) cu electroliza soluțiilor de săruri de acid oxigenic (cu excepția fluorurilor), este în curs de desfășurare procesul de oxidare a anionului;

2CIL. - - 2ē \u003d CL 2

2Br. - - 2ē \u003d br 2

2i. - - 2ē \u003d I 2

S 2. - - 2ē \u003d s

b) Cu electroliza soluțiilor alcalise, procesul de oxidare a hidroxochroupului este:

4OH. - - 4ē \u003d 2H2O + O 2

c) cu electroliza soluțiilor de acizi care conțin oxigen: HNO3, H2S04, H2C03, H3P04 și fluoruri, procesul de oxidare a apei este în curs de desfășurare.

2H 2 o - 4ē \u003d 4H + + O 2

d) sub electroliza acetaților (acetat sau săruri de acid etanic) este oxidat cu un ion de acetat la etan și oxid de carbon (IV) - dioxid de carbon.

2 deci 3 soo - - 2ē \u003d C2H 6 + 2S02

Exemple de sarcini.

1. Instalați corespondența dintre formula de sare și produsul care formează un anod inert cu electroliza soluției sale apoase.

Formula SOLOI.

A) Niso. 4

B) Naclo. 4

C) Licl.

D) rbbr.

Produs pe anod

1) S 2) SO 2 3) CI2 4) O 2 5) H 2 6) BR2

Decizie:

Deoarece anodul inert este specificat în sarcină, considerăm că numai modificările apar cu reziduuri de acid formate în timpul disocierii sărurilor:

Deci 4 2. - reziduul acid al acidului care conține oxigen. Există un proces de oxidare a apei, oxigenul este eliberat. Răspuns 4.

Clo 4. - reziduul acid al acidului care conține oxigen. Există un proces de oxidare a apei, oxigenul este eliberat. Răspuns 4.

Cl. - reziduul acid al acidului oxigenic. Există un proces de oxidare a reziduului acid însuși. Clorul se distinge. Răspuns 3.

Br. - reziduul acid al acidului oxigenic. Există un proces de oxidare a reziduului acid însuși. Alocate în brom. Răspuns 6.

Răspuns total: 4436

2. Montați corespondența dintre formula de sare și produsul care se formează pe catod la electroliza soluției sale apoase.

Formula SOLOI.

A) al (nr. 3) 3

B) HG (nr. 3) 2

C) cu (nr. 3) 2

D) nano 3

Produs pe anod

1) hidrogen 2) aluminiu 3) Mercur 4) cupru 5) oxigen 6) sodiu

Decizie:

Deoarece catodul este specificat în sarcină, considerăm că numai modificările care apar cu metalele formate în timpul disocierii sărurilor:

Al 3+. În conformitate cu poziția de aluminiu în rândul electrochimic al tensiunilor metalelor (de la începutul rândului la aluminiu incluziv) va merge procesul de recuperare a apei. Hidrogen se distinge. Raspunsul 1.

HG 2+. În conformitate cu poziția de mercur (după hidrogen), va exista un proces de recuperare a ionilor de mercur. Se formează mercur. Răspuns 3.

Cu 2+. În conformitate cu poziția de cupru (după hidrogen), va fi un proces de restabilire a ionilor de cupru. Răspuns 4.

Na +. În conformitate cu poziția de sodiu (de la începutul unui număr la aluminiu incluziv) va merge procesul de recuperare a apei. Raspunsul 1.

Răspuns total: 1341

Montați corespondența dintre formula de sare și produsul care formează un anod inert în timpul electrolizei soluției sale apoase: la fiecare poziție indicată de literă, selectați poziția corespunzătoare indicată de număr.

Formula SOLOI.		Produs pe anod

A.	B.	ÎN	G.

Decizie.

Cu electroliza soluțiilor apoase de săruri, alcalii și acizi pe un anod inert:

Apa este descărcată și oxigenul este eliberat dacă este o sare de acid conținând oxigen sau sare de acid clorhidric;

Ionii de hidroxid sunt descărcați și oxigenul este eliberat dacă este alcalin;

Reziduul de acid este descărcat, care face parte din sare, iar substanța simplă corespunzătoare se distinge, dacă este o sare a acidului oxigenic (cu excepția).

Conform unui proces special de electroliză a sărurilor carboxilice.

Răspuns: 3534.

Sursa: Yandex: Lucrări de instruire a examenului în chimie. Opțiunea 1.

Setați corespondența dintre formula substanței și produsul care se formează pe catod la electroliza soluției sale apoase: la fiecare poziție indicată de literă, selectați poziția corespunzătoare indicată de număr.

Formula de substanțe		Produs de electroliză, Catod

Scrieți numerele în răspuns prin plasarea acestora pentru a corespunde literelor:

A.	B.	ÎN	G.

Decizie.

Cu electroliza soluțiilor apoase de săruri pe catod, este alocată:

Hidrogen, dacă este o sare de metal, în picioare într-un rând de metale în partea stângă a aluminiului;

Metal, dacă este o sare de metal, în picioare într-un rând de tensiuni metalice la dreapta hidrogenului;

Metal și hidrogen, dacă este o sare de metal, în picioare într-un rând de tensiuni metalice între aluminiu și hidrogen.

Răspuns: 3511.

Sursa: Yandex: Lucrări de instruire a examenului în chimie. Opțiunea 2.

Formula SOLOI.		Produs pe anod

Scrieți numerele în răspuns prin plasarea acestora pentru a corespunde literelor:

A.	B.	ÎN	G.

Decizie.

Cu electroliza soluțiilor apoase de săruri ale acizilor care conțin oxigen și fluoruri oxidenul oxidat din apă, astfel încât oxigenul este eliberat pe anod. În electroliza soluțiilor apoase de acizi oxigenici, reziduul acid este oxidare.

Răspuns: 4436.

Montați corespondența dintre formula substanței și a produsului, care se formează pe un anod inert ca urmare a electrolizei soluției apoase a acestei substanțe: la fiecare poziție indicată de literă, selectați poziția corespunzătoare indicată de număr .

Formula de substanțe

Produs pe anod

2) oxid de sulf (IV)

3) Oxid de carbon (IV)

5) oxigen

6) Oxid de azot (IV)

Scrieți numerele în răspuns prin plasarea acestora pentru a corespunde literelor: