Підготовка випускників до ЗНО. "Тема електролізу в ЄДІ"

13.08.2020

Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно в ознайомлювальних цілях і може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, Будь ласка, завантажте повну версію.

результати ЄДІ показують, що завдання по темі "Електроліз" для випускників залишаються складними. У шкільній програмі на вивчення цієї теми відводиться недостатня кількість годин. Тому при підготовці школярів до ЄДІ необхідно вивчити це питання дуже докладно. Знання основ електрохімії допоможе випускнику успішно скласти іспит і продовжити навчання у вищому навчальному заведеніі.Для вивчення теми "Електроліз" на достатньому рівні необхідно провести підготовчу роботу з випускниками, що здають ЄДІ: - розглянути визначення основних понять в темі "Електроліз"; - аналізу процесу електролізу розплавів і розчинів електролітів; - закріпити правила відновлення катіонів на катоді і окислення аніонів на аноді (роль молекул води під час електролізу розчинів); - формування умінь складати рівняння процесу електролізу (катодний і анодний процеси); - навчити учнів виконувати типові завдання базового рівня (Завдання), підвищеного і високого рівня складності. електроліз - окислювально-відновний процес, що протікає в розчинах і розплавах електролітів при проходженні постійного електричного струму. У розчині або розплаві електроліту відбувається його дисоціація на іони. При включенні електричного струму іони набувають спрямований рух і на поверхні електродів можуть відбуватися окислювально-відновні процеси. анод - позитивний електрод, на ньому йдуть процеси окислення.

Катод - анод, на ньому йдуть процеси відновлення.

електроліз розплавів застосовується для отримання активних металів, розташованих в ряду напруг до алюмінію (включно).

Електроліз розплаву хлориду натрію

К (-) Na + + 1e -\u003e Na 0

A (+) 2Cl - - 2e -\u003e Cl 2 0

2NaCl (ел.ток) -\u003e 2Na + Cl 2 (тільки при електролізі розплаву).

Алюміній отримують електролізом розчину оксиду алюмінію в розплавленому кріоліті (Na 3 AlF 6).

2Al 2 O 3 (ел.ток) -\u003e 4Al + 3O 2

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

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

Електроліз розплаву гідроксиду калію.

KOH-\u003e K + + OH~

К (-) K + + 1e -\u003e K 0

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

4KOH (ел.ток) -\u003e 4K 0 + O 2 0 + 2Н 2 О

Електроліз водних розчинів протікає складніше, так як на електродах в цьому випадку можуть відновлюватися або окислюватися молекули води.

Електроліз водних розчинів солей складніший через можливої \u200b\u200bучасті в електродних процесах молекул води на катоді і на аноді.

Правила електролізу у водних розчинах.

На катоді:

1. Катіони, розташовані в ряду напруг металів від літію до алюмінію (включно), а також катіони NН 4 + не відновлюються, замість них відновлюються молекули води:

2Н 2 О + 2е-> Н 2 + 2ОН -

2. Катіони, розташовані в ряді напруг після алюмінію до водню, можуть відновлюватися разом з молекулами води:

2Н 2 О + 2е-> Н 2 + 2ОН -

Zn 2+ + 2e-> Zn 0

3. Катіони, розташовані в ряді напруг після водню, повністю відновлюються: Аg + + 1е-> Аg 0

4. У розчинах кислот відновлюються іони водню: 2Н + + 2е-> Н 2

На аноді:

1. кисневмісних аніони і F - - Чи не окислюються, замість них окислюються молекули води:

2Н 2 О - 4е-> О 2 + 4Н +

2.Аніони сірки, йоду, брому, хлору (в цій послідовності) окислюються до простих речовин:

2Сl - - 2е-> Сl 2 0 S 2 - 2е-> S 0

3. У розчинах лугів окислюються гідроксид-іони:

4ОН - - 4е-> О 2 + 2Н 2 О

4. У розчинах солей карбонових кислот окислюються аніони:

2 R - СОО - - 2е-> R - R + 2СО 2

5. При використанні розчинних анодів електрони в зовнішній ланцюг посилає сам анод за рахунок окислення атомів металу, з якого зроблений анод:

Сu 0 - 2е-> Сu 2+

Приклади процесів електролізу у водних розчинах електролітів

Приклад 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 +

Загальне рівняння електролізу: 2H 2 O (ел.ток) -\u003e 2 H 2 + O 2

Приклад 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 (ел.ток) -\u003e H 2 + 2NaOH + Cl 2

Приклад 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 +

Загальне рівняння електролізу: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O (ел. Струм) -\u003e 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

Приклад 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

Загальне рівняння електролізу:

CH 3 COONa + 2H 2 O (ел.ток) -\u003e H 2 + 2NaHCO 3 + C 2 H 6

Завдання базового рівня складності

Тест по темі "Електроліз розплавів і розчинів солей. Ряд напруг металів ".

1. Луг - один з продуктів електролізу в водному розчині:

1) KCI 2) CuSO 4 3) FeCI 2 4) AgNO 3

2. При електролізі водного розчину нітрату калію на аноді виділяється: 1) О 22) NO 2 3) N 2 4) Н 23. Водень утворюється при електролізі водного розчину: 1) CaCI 2 2) CuSO 4 3) Hg (NO 3) 2 4) AgNO 34. Реакція можлива між: 1) Ag і K 2 SO 4 (р-р) 2) Zn і KCI (р-р) 3) Mg і SnCI 2(Р-р) 4) Ag і CuSO 4 (р-р) 5. При електролізі розчину йодиду натрію у катода забарвлення лакмусу в розчині: 1) червона 2 ) синя 3) фіолетова 4) жёлтая6. При електролізі водного розчину фториду калію на катоді виділяється: 1) водень2) фтороводород 3) фтор 4) кисень

Завдання по темі "Електроліз"

1. Електроліз 400 г 20% -ого розчину кухонної солі був зупинений, коли на катоді виділилося 11,2 л (н.у.) газу. Ступінь розкладання вихідної солі (в%) складає:

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

Рішення задачі.Складаємо рівняння реакції електролізу: 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOHm (NaCl) \u003d 400 ∙ 0,2 \u003d 80 г солі було в растворе.ν (H 2) \u003d 11,2 / 22,4 \u003d 0 , 5 моль ν (NaCl) \u003d 0,5 ∙ 2 \u003d 1 мольm (NaCl) \u003d 1 ∙ 58,5 \u003d 58,5 г солі було розкладено під час електроліза.Степень розкладання солі 58,5 / 80 \u003d 0,73 або 73%.

Відповідь: 73% солі розклалося.

2. Провели електроліз 200 г 10% -ого розчину сульфату хрому (III) до повного витрачання солі (на катоді виділяється метал). Маса (в грамах) витраченої води становить:

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

Рішення задачі.Складаємо рівняння реакції електролізу: 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 20гν (Cr 2 (SO 4) 3) \u003d 20/392 \u003d 0,051мольν (H 2 O) \u003d 0,051 ∙ 3 \u003d 0,153 мольm (H 2 O) \u003d 0,153 ∙ 18 \u003d 2,76 г

Завдання підвищеного рівня складності В3

1. Установіть відповідність між формулою солі і рівнянням процесу, що протікає на аноді при електролізі її водного розчину.

3. Установіть відповідність між формулою солі і рівнянням процесу, що протікає на катоді при електролізі її водного розчину.

5. Установіть відповідність між назвою речовини та продуктами електролізу його водного розчину.

відповіді: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145 Таким чином, вивчаючи тему електролізу, випускники добре засвоюють цей розділ і показують гарні результати на екзамені. Вивчення матеріалу супроводжується презентацією по даній темі.

Що таке електроліз? Для більш простого розуміння відповіді на це питання давайте уявимо собі будь-яке джерело постійного струму. У кожного джерела постійного струму завжди можна знайти позитивний і негативний полюс:

Подсоединим до нього дві хімічно стійких електропровідних пластини, які назвемо електродами. Пластину, приєднаної до позитивного полюса назвемо анодом, а до негативного катодом:

Хлорид натрію є електролітом, при його розплавлення відбувається дисоціація на катіони натрію і хлорид-іони:

NaCl \u003d Na + + Cl -

Очевидно, що заряджені негативно аніони хлору попрямують до позитивно зарядженого електроду - аноду, а позитивно заряджені катіони Na \u200b\u200b+ попрямують до негативно зарядженого електроду - катода. В результаті цього і катіони Na \u200b\u200b+ і аніони Cl - розрядяться, тобто стануть нейтральними атомами. Розрядка відбувається за допомогою придбання електронів в разі іонів Na + і втрати електронів в разі іонів Cl -. Тобто на катоді протікає процес:

Na + + 1e - \u003d Na 0,

А на аноді:

Cl - - 1e - \u003d Cl

Оскільки кожен атом хлору має по неспарених електронів, одиночне існування їх невигідно і атоми хлору об'єднуються в молекулу з двох атомів хлору:

Сl ∙ + ∙ Cl \u003d Cl 2

Таким чином, сумарно, процес, що протікає на аноді, правильніше записати так:

2Cl - - 2e - \u003d Cl 2

Тобто ми маємо:

Катод: Na + + 1e - \u003d Na 0

Анод: 2Cl - - 2e - \u003d Cl 2

Підіб'ємо електронний баланс:

Na + + 1e - \u003d Na 0 | ∙ 2

2Cl - - 2e - \u003d Cl 2 | ∙ 1<

Складемо ліві і праві частини обох рівнянь напівреакцій, Отримаємо:

2Na + + 2e - + 2Cl - - 2e - \u003d 2Na 0 + Cl 2

Скоротимо два електрона аналогічно тому, як це робиться в алгебрі отримаємо іонну рівняння електролізу:

2NaCl (ж.) \u003d\u003e 2Na + Cl 2

Розглянутий вище випадок є з теоретичної точки зору найбільш простим, оскільки в розплаві хлориду натрію з позитивно заряджених іонів були тільки іони натрію, а з негативних - тільки аніони хлору.

Іншими словами, ні у катіонів Na +, ні у аніонів Cl - не було «конкурентів» за катод і анод.

А, що буде, наприклад, якщо замість розплаву хлориду натрію ток пропустити через його водний розчин? Дисоціація хлориду натрію спостерігається і в цьому випадку, але стає неможливим освіту металевого натрію у водному розчині. Адже ми знаємо, що натрій - представник лужних металів - вкрай активний метал, що реагує з водою дуже бурхливо. Якщо натрій не здатний відновитися в таких умовах, що ж тоді буде відновлюватися на катоді?

Давайте згадаємо будова молекули води. Вона являє собою диполь, тобто у неї є негативний і позитивний полюси:

Саме завдяки цій властивості, вона здатна «обліплювати» як поверхня катода, так і поверхню анода:

При цьому можуть відбуватися процеси:

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

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

Таким чином, виходить, що якщо ми розглянемо розчин будь-якого електроліту, то ми побачимо, що катіони і аніони, що утворюються при дисоціації електроліту, конкурують з молекулами води за відновлення на катоді і окислення на аноді.

Так які ж процеси будуть відбуватися на катоді і на аноді? Розрядка іонів, що утворилися при дисоціації електроліту або окислення / відновлення молекул води? Або, можливо, будуть відбуватися всі зазначені процеси одночасно?

Залежно від типу електроліту під час електролізу його водного розчину можливі найрізноманітніші ситуації. Наприклад, катіони лужних, лужноземельних металів, алюмінію і магнію просто не здатні відновитися у водному середовищі, так як при їх відновленні повинні були б виходити відповідно лужні, лужноземельні метали, алюміній або магній тобто метали, що реагують з водою.

В такому випадку є можливим тільки відновлення молекул води на катоді.

Запам'ятати то, який процес буде протікати на катоді при електролізі розчину будь-якого електроліту можна, дотримуючись таких принципів:

1) Якщо електроліт складається з катіона металу, який у вільному стані в звичайних умовах реагує з водою, на катоді йде процес:

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

Це стосується металів, що знаходяться на початку ряду активності по Al включно.

2) Якщо електроліт складається з катіона металу, який у вільному вигляді не реагує з водою, але реагує з кислотами неокислителях, йдуть відразу два процеси, як відновлення катіонів металу, так і молекул води:

Me n + + ne \u003d Me 0

До таких металів відносяться метали, що знаходяться між Al і Н в ряду активності.

3) Якщо електроліт складається з катіонів водню (кислота) або катіонів металів, які не реагують з кислотами неокислителях - відновлюються тільки катіони електроліту:

2Н + + 2е - \u003d Н 2 - в разі кислоти

Me n + + ne \u003d Me 0 - у разі солі

На аноді тим часом ситуація наступна:

1) Якщо електроліт містить аніони безкисневих кислотних залишків (крім F -), то на аноді йде процес їх окислення, молекули води не окислюються. наприклад:

2Сl - - 2e \u003d Cl 2

S 2 - 2e \u003d S o

Фторид-іони, що не окислюється на аноді оскільки фтор не здатний утворитися в водному розчині (реагує з водою)

2) Якщо до складу електроліту входять гідроксид-іони (луга) вони окислюються замість молекул води:

4ОН - - 4-е - \u003d 2H 2 O + O 2

3) У випадку того, якщо електроліт містить кисневмісний кислотний залишок (крім залишків органічних кислот) або фторид-іон (F -) на аноді йде процес окислення молекул води:

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

4) У разі кислотного залишку карбонової кислоти на аноді йде процес:

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

Давайте потренуємося записувати рівняння електролізу для різних ситуацій:

приклад №1

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі розплаву хлориду цинку, а також загальне рівняння електролізу.

Рішення

При розплавленні хлориду цинку відбувається його дисоціація:

ZnCl 2 \u003d Zn 2+ + 2Cl -

Далі слід звернути увагу на те, що електролізу піддається саме розплав хлориду цинку, а не водний розчин. Іншими словами, без варіантів, на катоді може відбуватися тільки відновлення катіонів цинку, а на аноді окислення хлорид-іонів тому відсутні молекули води:

Катод: Zn 2+ + 2e - \u003d Zn 0 | ∙ 1

Анод: 2Cl - - 2e - \u003d Cl 2 | ∙ 1

ZnCl 2 \u003d Zn + Cl 2

приклад №2

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину хлориду цинку, а також загальне рівняння електролізу.

Так як в даному випадку, електролізу піддається водний розчин, то в електролізі, теоретично, можуть брати участь молекули води. Так як цинк розташований в ряду активності між Al і Н то це означає, що на катоді буде відбуватися як відновлення катіонів цинку, так і молекул води.

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

Zn 2+ + 2e - \u003d Zn 0

Хлорид-іон є кислотним залишком безкисневому кислоти HCl, тому в конкуренції за окислення на аноді хлорид-іони «виграють» у молекул води:

2Cl - - 2e - \u003d Cl 2

В даному конкретному випадку не можна записати сумарне рівняння електролізу, оскільки невідомо співвідношення між виділяються на катоді воднем і цинком.

приклад №3

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину нітрату міді, а також загальне рівняння електролізу.

Нітрат міді в розчині знаходиться в продіссоціірованном стані:

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

Мідь знаходиться в ряду активності правіше водню, тобто на катоді відновлюватися будуть катіони міді:

Cu 2+ + 2e - \u003d Cu 0

Нітрат-іон NO 3 - - кисневмісний кислотний залишок, це означає, що в окисленні на аноді нітрат іони «програють» в конкуренції молекулам води:

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

Таким чином:

Катод: Cu 2+ + 2e - \u003d Cu 0 | ∙ 2

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

Отримане в результаті складання рівняння є іонним рівнянням електролізу. Щоб отримати повне молекулярне рівняння електролізу потрібно додати по 4 нітрат іона в ліву і праву частину отриманого іонного рівняння в якості противоионов. Тоді ми отримаємо:

2Cu (NO 3) 2 + 2H 2 O \u003d 2Cu 0 + O 2 + 4HNO 3

приклад №4

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину ацетату калію, а також загальне рівняння електролізу.

Рішення:

Ацетат калію у водному розчині дисоціює на катіони калію і ацетат-іони:

СН 3 СООК \u003d СН 3 СОО - + К +

Калій є лужним металом, тобто знаходиться в ряду електрохімічному ряду напружень на самому початку. Це означає, що його катіони не здатні розряджатися на катоді. Замість них відновлюватися будуть молекули води:

2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2

Як вже було сказано вище, кислотні залишки карбонових кислот «виграють» в конкуренції за окислення у молекул води на аноді:

2СН 3 СОО - - 2e - \u003d CH 3 -CH 3 + 2CO 2

Таким чином, підвівши електронний баланс і склавши два рівняння напівреакцій на катоді і аноді отримуємо:

Катод: 2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2 | ∙ 1

Анод: 2СН 3 СОО - - 2e - \u003d CH 3 -CH 3 + 2CO 2 | ∙ 1

2H 2 O + 2СН 3 СОО - \u003d 2OH - + Н 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

Ми отримали повне рівняння електролізу в іонному вигляді. Додавши по два іона калію в ліву і праву частину рівняння і склавши з противоионами ми отримуємо повне рівняння електролізу в молекулярному вигляді:

2H 2 O + 2СН 3 Сооk \u003d 2KOH + Н 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

приклад №5

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину сірчаної кислоти, а також загальне рівняння електролізу.

Сірчана кислота дисоціює на катіони водню і сульфат-іони:

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

На катоді буде відбуватися відновлення катіонів водню H +, а на аноді окислення молекул води, оскільки сульфат-іони є кислородсодержащими кислотними залишками:

Катод: 2Н + + 2e - \u003d H 2 | ∙ 2

Анод: 2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H + | ∙ 1

4Н + + 2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 + 4H +

Скоротивши іони водню в лівій і правій і лівій частині рівняння отримаємо рівняння електролізу водного розчину сірчаної кислоти:

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2

Як можна бачити, електроліз водного розчину сірчаної кислоти зводиться до електролізу води.

приклад №6

Напишіть рівняння процесів, що протікають на катоді і аноді при електролізі водного розчину гідроксиду натрію, а також загальне рівняння електролізу.

Дисоціація гідроксиду натрію:

NaOH \u003d Na + + OH -

На катоді будуть відновлюватися тільки молекули води, так як натрій - високоактивний метал, на аноді тільки гідроксид-іони:

Катод: 2H 2 O + 2 e - \u003d 2OH - + H 2 | ∙ 2

Анод: 4OH - - 4e - \u003d O 2 + 2H 2 O | ∙ \u200b\u200b1

4H 2 O + 4OH - \u003d 4OH - + 2H 2 + O 2 + 2H 2 O

Скоротимо дві молекули води зліва і справа і 4 гідроксид-іона і приходимо до того, що, як і в разі сірчаної кислоти електроліз водного розчину гідроксиду натрію зводиться до електролізу води.

Назад вперед

Увага! Попередній перегляд слайдів використовується виключно в ознайомлювальних цілях і може не давати уявлення про всі можливості презентації. Якщо вас зацікавила дана робота, будь ласка, завантажте повну версію.

Результати ЄДІ показують, що завдання по темі "Електроліз" для випускників залишаються складними. У шкільній програмі на вивчення цієї теми відводиться недостатня кількість годин. Тому при підготовці школярів до ЄДІ необхідно вивчити це питання дуже докладно. Знання основ електрохімії допоможе випускнику успішно скласти іспит і продовжити навчання у вищому навчальному заведеніі.Для вивчення теми "Електроліз" на достатньому рівні необхідно провести підготовчу роботу з випускниками, що здають ЄДІ: - розглянути визначення основних понять в темі "Електроліз"; - аналізу процесу електролізу розплавів і розчинів електролітів; - закріпити правила відновлення катіонів на катоді і окислення аніонів на аноді (роль молекул води під час електролізу розчинів); - формування умінь складати рівняння процесу електролізу (катодний і анодний процеси); - навчити учнів виконувати типові завдання базового рівня ( завдання), підвищеного і високого рівня складності. електроліз - окислювально-відновний процес, що протікає в розчинах і розплавах електролітів при проходженні постійного електричного струму. У розчині або розплаві електроліту відбувається його дисоціація на іони. При включенні електричного струму іони набувають спрямований рух і на поверхні електродів можуть відбуватися окислювально-відновні процеси. анод - позитивний електрод, на ньому йдуть процеси окислення.

Катод - анод, на ньому йдуть процеси відновлення.

Електроліз розплаву хлориду натрію

К (-) Na + + 1e -\u003e Na 0

A (+) 2Cl - - 2e -\u003e Cl 2 0

2NaCl (ел.ток) -\u003e 2Na + Cl 2 (тільки при електролізі розплаву).

Алюміній отримують електролізом розчину оксиду алюмінію в розплавленому кріоліті (Na 3 AlF 6).

2Al 2 O 3 (ел.ток) -\u003e 4Al + 3O 2

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

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

Електроліз розплаву гідроксиду калію.

KOH-\u003e K + + OH~

К (-) K + + 1e -\u003e K 0

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

4KOH (ел.ток) -\u003e 4K 0 + O 2 0 + 2Н 2 О

Правила електролізу у водних розчинах.

На катоді:

2Н 2 О + 2е-> Н 2 + 2ОН -

2. Катіони, розташовані в ряді напруг після алюмінію до водню, можуть відновлюватися разом з молекулами води:

2Н 2 О + 2е-> Н 2 + 2ОН -

Zn 2+ + 2e-> Zn 0

3. Катіони, розташовані в ряді напруг після водню, повністю відновлюються: Аg + + 1е-> Аg 0

4. У розчинах кислот відновлюються іони водню: 2Н + + 2е-> Н 2

На аноді:

1. кисневмісних аніони і F - - Чи не окислюються, замість них окислюються молекули води:

2Н 2 О - 4е-> О 2 + 4Н +

2.Аніони сірки, йоду, брому, хлору (в цій послідовності) окислюються до простих речовин:

2Сl - - 2е-> Сl 2 0 S 2 - 2е-> S 0

3. У розчинах лугів окислюються гідроксид-іони:

4ОН - - 4е-> О 2 + 2Н 2 О

4. У розчинах солей карбонових кислот окислюються аніони:

2 R - СОО - - 2е-> R - R + 2СО 2

Сu 0 - 2е-> Сu 2+

Приклади процесів електролізу у водних розчинах електролітів

Приклад 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 +

Загальне рівняння електролізу: 2H 2 O (ел.ток) -\u003e 2 H 2 + O 2

Приклад 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 (ел.ток) -\u003e H 2 + 2NaOH + Cl 2

Приклад 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 +

Загальне рівняння електролізу: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O (ел. Струм) -\u003e 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

Приклад 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

Загальне рівняння електролізу:

CH 3 COONa + 2H 2 O (ел.ток) -\u003e H 2 + 2NaHCO 3 + C 2 H 6

Завдання базового рівня складності

Тест по темі "Електроліз розплавів і розчинів солей. Ряд напруг металів ".

1. Луг - один з продуктів електролізу в водному розчині:

1) KCI 2) CuSO 4 3) FeCI 2 4) AgNO 3

Завдання по темі "Електроліз"

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

Відповідь: 73% солі розклалося.

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

Завдання підвищеного рівня складності В3

5. Установіть відповідність між назвою речовини та продуктами електролізу його водного розчину.

відповіді: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145 Таким чином, вивчаючи тему електролізу, випускники добре засвоюють цей розділ і показують хороші результати на іспиті. Вивчення матеріалу супроводжується презентацією по даній темі.

Електрод, на якому відбувається відновлення, називається катодом.

Електрод, на якому відбувається окислювання, - анодом.

Розглянемо процеси, що відбуваються при електролізі розплавів солей безкисневих кислот: HCl, HBr, HI, H 2 S (за винятком фтороводородной або плавикової - HF).

У розплаві така сіль складається з катіонів металу і аніонів кислотного залишку.

наприклад, NaCl \u003d Na + + Cl -

На катоді: Na + + ē \u003d Na утворюється металевий натрій (в загальному випадку - метал, що входить до складу солі)

На аноді: 2Cl - - 2ē \u003d Cl 2 утворюється газоподібний хлор (в загальному випадку - галоген, що входить до складу кислотного залишку - крім фтору - або сірка)

Розглянемо процеси, що відбуваються при електролізі розчинів електролітів.

Процеси, які відбуваються на електродах, визначаються величиною стандартного електродного потенціалу і концентрацією електроліту (Рівняння Нернста). У шкільному курсі не розглядається залежність електродного потенціалу від концентрації електроліту і не використовуються чисельні значення величин стандартного електродного потенціалу. Учням досить знати, що в ряду електрохімічної напруженості металів (ряд активності металів) величина стандартного електродного потенціалу пари Me + n / Me:

збільшується зліва направо
метали, що стоять в ряду до водню, мають негативне значення цієї величини
водень, при відновленні по реакції 2Н + + 2ē \u003d Н 2, (Тобто з кислот) має нульове значення стандартного електродного потенціалу
метали, що стоять в ряду після водню, мають позитивне значення цієї величини

! водень при відновленні по реакції:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H 2, (Тобто з води в нейтральному середовищі) має від'ємне значення стандартного електродного потенціалу -0,41

Матеріал анода може бути розчинним (залізо, хром, цинк, мідь, срібло та ін. Метали) і нерозчинним - інертним - (вугілля, графіт, золото, платина), тому в розчині будуть присутні іони, що утворюються при розчиненні анода:

Ме - nē \u003d Ме + n

Утворилися іони металу будуть присутні в розчині електроліту і їх електрохімічний активність теж буде потрібно враховувати.

Виходячи з цього, для процесів, що протікають на катоді, можна визначити наступні правила:

1. катіон електроліту розташований в електрохімічному ряді напруг металів до алюмінію включно, йде процес відновлення води:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H 2

Катіони металу залишаються в розчині, в прікатодном просторі

2. катіон електроліту знаходиться між алюмінієм і воднем, в залежності від концентрації електроліту йде або процес відновлення води або процес відновлення іонів металу. Оскільки концентрація не вказується в завданні, записуються обидва можливих процесу:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H 2

Ме + n + nē \u003d Ме

3. катіон електроліту - це іони водню, тобто електроліт - кислота. Відновлюються іони водню:

2Н + + 2ē \u003d Н 2

4. катіон електроліту знаходиться після водню, відновлюються катіони металу.

Ме + n + nē \u003d Ме

Процес на аноді залежить від матеріалу анода і природи аніону.

1. Якщо анод розчиняється (наприклад, залізо, цинк, мідь, срібло), то окислюється метал анода.

Ме - nē \u003d Ме + n

2. Якщо анод інертний, тобто розчиняється (графіт, золото, платина):

а) При електролізі розчинів солей безкисневих кислот (крім фторидів), йде процес окислення аніону;

2Cl - - 2ē \u003d Cl 2

2Br - - 2ē \u003d Br 2

2I - - 2ē \u003d I 2

S 2 - - 2ē \u003d S

б) При електролізі розчинів лугів, йде процес окислення гидроксогрупп ОН -:

4OH - - 4ē \u003d 2H 2 O + O 2

в) При електролізі розчинів солей кисневмісних кислот: HNO 3, H 2 SO 4, H 2 CO 3, H 3 PO 4, і фторидів, йде процес окислення води.

2H 2 O - 4ē \u003d 4H + + О 2

г) При електролізі ацетатов (солей оцтової або метанова кислоти) окислюється ацетат-іон до етану і оксиду вуглецю (IV) - вуглекислого газу.

2СН 3 СОО - - 2ē \u003d С 2 Н 6 + 2СО 2

Приклади завдань.

1. Установіть відповідність між формулою солі і продуктом, що утворюється на інертному аноді при електролізі її водного розчину.

ФОРМУЛА СОЛІ

А) NiSO 4

Б) NaClO 4

В) LiCl

Г) RbBr

ПРОДУКТ на анод

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

Рішення:

Так як в завданні вказано інертний анод, ми розглядаємо тільки зміни, що відбуваються з кислотними залишками, що утворюються при дисоціації солей:

SO 4 2 - кислотний залишок кислородосодержащей кислоти. Йде процес окислення води, виділяється кисень. відповідь 4

ClO 4 - кислотний залишок кислородосодержащей кислоти. Йде процес окислення води, виділяється кисень. Відповідь 4.

Cl - кислотний залишок безкисневому кислоти. Йде процес окислення самого кислотного залишку. Виділяється хлор. Відповідь 3.

Br - кислотний залишок безкисневому кислоти. Йде процес окислення самого кислотного залишку. Виділяється бром. Відповідь 6.

Загальний відповідь: 4436

2. Установіть відповідність між формулою солі і продуктом, що утворюється на катоді при електролізі її водного розчину.

ФОРМУЛА СОЛІ

А) Al (NO 3) 3

Б) Hg (NO 3) 2

В) Cu (NO 3) 2

Г) NaNO 3

ПРОДУКТ на анод

1) водень 2) алюміній 3) ртуть 4) мідь 5) кисень 6) натрій

Рішення:

Так як в завданні вказано катод, ми розглядаємо тільки зміни, що відбуваються з катіонами металів, що утворюються при дисоціації солей:

Al 3+ відповідно до положення алюмінію в електрохімічному ряді напруг металів (від початку ряду до алюмінію включно) буде йти процес відновлення води. Виділяється водень. Відповідь 1.

Hg 2+ відповідно до положення ртуті (після водню) буде йти процес відновлення іонів ртуті. Утворюється ртуть. Відповідь 3.

Cu 2+ відповідно до положення міді (після водню) буде йти процес відновлення іонів міді. Відповідь 4.

Na + відповідно до положення натрію (від початку ряду до алюмінію включно) буде йти процес відновлення води. Відповідь 1.

Загальний відповідь: +1341

Установіть відповідність між формулою солі і продуктом, що утворюється на інертному аноді при електролізі її водного розчину: до кожної позиції, позначеної буквою, підберіть відповідну позицію, позначену цифрою.

ФОРМУЛА СОЛІ		ПРОДУКТ на анод

A	Б	В	Г

Рішення.

При електролізі водних розчинів солей, лугів і кислот на інертному аноді:

Розряджається вода і виділяється кисень, якщо це сіль кисневмісної кислоти або сіль фтороводородной кислоти;

Розряджаються гідроксид-іони і виділяється кисень, якщо це луг;

Розряджається кислотний залишок, що входить до складу солі, і виділяється відповідне проста речовина, якщо це сіль безкисневому кислоти (крім).

По особливому відбувається процес електролізу солей карбонових кислот.

Відповідь: 3534.

Відповідь: 3534

Джерело: Яндекс: Тренувальна робота ЄДІ з хімії. Варіант 1.

Установіть відповідність між формулою речовини та продуктом, що утворюється на катоді при електролізі його водного розчину: до кожної позиції, позначеної буквою, підберіть відповідну позицію, позначену цифрою.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА		ПРОДУКТ ЕЛЕКТРОЛІЗУ, Образ на катод

Запишіть у відповідь цифри, розташувавши їх в порядку, відповідному буквах:

A	Б	В	Г

Рішення.

При електролізі водних розчинів солей на катоді виділяється:

Водень, якщо це сіль металу, що стоїть в ряду напруг металів лівіше алюмінію;

Метал, якщо це сіль металу, що стоїть в ряду напруг металів правіше водню;

Метал і водень, якщо це сіль металу, що стоїть в ряду напруг металів між алюмінієм і воднем.

Відповідь: 3511.

Відповідь: 3511

Джерело: Яндекс: Тренувальна робота ЄДІ з хімії. Варіант 2.

ФОРМУЛА СОЛІ		ПРОДУКТ на анод

Запишіть у відповідь цифри, розташувавши їх в порядку, відповідному буквах:

A	Б	В	Г

Рішення.

При електролізі водних розчинів солей кисневмісних кислот і фторидів окислюється кисень з води, тому на аноді виділяється кисень. При електролізі водних розчинів безкисневих кислот йде окислення кислотного залишку.

Відповідь: 4436.

Відповідь: 4436

Установіть відповідність між формулою речовини та продуктом, який утворюється на інертному аноді в результаті електролізу водного розчину цієї речовини: до кожної позиції, позначеної буквою, підберіть відповідну позицію, позначену цифрою.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

ПРОДУКТ на анод

2) оксид сірки (IV)

3) оксид вуглецю (IV)

5) кисень

6) оксид азоту (IV)

Запишіть у відповідь цифри, розташувавши їх в порядку, відповідному буквах: