Презентация "Электролитические способы получение веществ"

Скачать материал

Подписи к слайдам:

«Химик без знания физики подобен человеку, который все должен искать щупом» М.В.Ломоносов

Учитель химии – Мельситова Татьяна Васильевна Учитель физики – Кузьменко Елена Валерьевна

г. Владикавказ, 2018

1. Что называется электрическим током? 2.Чем обусловлен электрический ток в

металлах?

3.Какие вы знаете заряженные частицы? 4.На какие группы делятся все вещества по

способности проводить электрический ток?

5. Какие виды проводников вы знаете?

Электролиты – вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток.

Эти вещества имеют ионную связь или сильно ковалентно – полярную.



щёлочи (Ме ОН) кислоты (Н Ко) соли (Ме Ко)

Электролиз – это окислительно – восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока

через расплав или раствор электролита.

Катионы (+) → катод (-) Анионы (-) → Анод (+)

Электроды

Активные

( только анод: материал анода окисляется) Например медный

Инертные (не окисляются,

например: графит, уголь,

платина)

Электроды

К –

Катод (избыток е-)

К К – подходят катионы Принимают е – и восстанавливаются

А +

Анод (недостаток е-)

К А + подходят анионы Отдают е – и окисляются

окислительно –

- восстановительным процессом:

 на катоде всегда идёт процесс восстановления,

 на аноде всегда идёт процесс окисления.

2 вида электролиза:

электролиз расплавов
электролиз растворов

Электрическая энергия

Химическая энергия

Электролиз

Раствор NaCl

Катод(-) <- Na+ + Cl- -> Анод(+) H2О

Расплав

NaCl

Катод(-) <- Na+ + Cl- -> Анод(+)

Na+ + e => Na0

Восстановление

2Cl- => Cl20 + 2e

Окисление

2H2 О + 2e => H2 +

2Na+

2OH-

2 Cl- => Cl2 + 2e

Восстановление

Окисление

Основные положения электродных процессов

1. На катоде:

Li, K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, Ni2+, Sn2+,

H+ Cu2+, Ag+, Hg2+, Pt2+, Au3+

Pb2+

Возможно выделение Me и H2

Восстанавливаются, выделяется Me

Al3+

Не восстанавливаются, выделяется H2

2. Анодные процессы

а) Растворимый анод (Cu, Ag, Ni, Cd) подвергается окислению Me =>Men+ +ne

б) На нерастворимом аноде (графит, платина) обычно окисляются анионы S -, J-, Br-, Cl-, OH- и молекулы H20:

2J- =>J20 + 2e; 4OH- =>O2 +2H2O +4e; 2H2O =>O2 +4H+ +4e

Правила восстановления катионов на катоде:

Li K Ca Na Mg Al Li + K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+	Mn Zn Fe Ni Sn Pb Mn2+ Zn 2+ Fe2+ Ni2+ Sn2+Pb2+	Cu Hg Ag Pt Au Cu2+ Hg2+2 Ag+ Pt2+ Au3+
2 H2O + 2 ẽ = H2↑ + 2 OH-	Mn++ n ẽ = M0 2H2O + 2ẽ=H2↑+2 OH-	Mn++ n ẽ = M0

Активные металлы - не восстанавливаются, восстанавливается вода		Неактивные металлы - восстанавливаются катионы металлов
	Восстанавливаются катионы металлов и вода

 Процесс на катоде не зависит от материала катода, а зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений.

А +

Br-

I- S2-

SO42-

CO32-

NO3-

F-

4ОН- - 4е-

2 Н2О - 4 е- = О2 + 4 Н+

Cl- OH-

окисление аниона ( Коn- )

= 2 Н2О + ( анионы Коn-

Нерастворимый

анод остаются

Kon- - ne- = Koo + O2 в растворе )

Растворимый Происходит окисление металла анода анодМео – n e- = Men+

анод р-р

Если анод нерастворимый, т.е. инертный (уголь, графит, платина, золото), то результаты зависят от анионов кислотных остатков.
Если анод растворимый ( железо, медь, цинк, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то независимо от природы аниона всегда идёт окисление металла анода.

 Сущность электролиза состоит в том, что за счёт электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая не может протекать самопроизвольно.

Закон Фарадея для электролиза:

Масса вещества, выделившегося на

пропорциональна

электроде, прямо

заряду , прошедшему

через

электролит:

m  kq

m  kIt

m – масса вещества (кг) I – сила тока (А)

t – время прохождения тока (с)

Майкл Фарадей (1791 – 1867)

k - электрохимический эквивалент – величина равная отношению массы m0 иона данного вещества к его заряду q0.

m0 NA 1 M

  F  n

q0 neNA

k  m0

m0 и q0 – масса и заряд одного иона; n – валентность иона

е = 1,6·10-19 Кл – элементарный заряд (заряд электрона)

NA – постоянная Авогадро

NA = 6,022·1023 моль–1

M = m0NA – молярная масса вещества;

F = eNA – постоянная Фарадея -

величина, численно равная заряду, который необходимо пропустить через электролит для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества.

Тогда Закон Фарадея для электролиза принимает

вид:

F  NA  e  9.6510 Кл / мол

m  1  M  I  t F n

m – масса вещества (кг)

М – молярная масса (кг/моль) n – валентность

I – сила тока (А)

t – время прохождения тока (с)

F  NA  e  9.6510 Кл / моль  При серебрении деталей через электролит проходит ток силой 5 А на протяжении 15 мин. Какое количество серебра было израсходовано? Электрохимический эквивалент серебра 1,118 • 10-6 кг/Кл.

 На деталях осаждалось серебро в растворе нитрата серебра. Ток силой 10 А проходил через электролит на протяжении трех часов. Валентность серебра 1, а относительная атомная масса — 108.

Сколько использовано серебра?

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

а) цинк; б) кислород; в) водород; г) сера. 2. При электролизе раствора хлорида натрия

образуются:

а) натрий и хлор;

б) гидроксид натрия, хлор и водород; в) кислород и хлор;

г) натрий, хлор и соляная кислота.

4. Платиновый электрод:

а) инертный;

б) растворимый;

в) расходуется в процессе электролиза;

г) не расходуется в процессе электролиза.