Elektroden vid vilken reduktion sker kallas katoden.

Elektroden vid vilken oxidation sker är anoden.

Låt oss överväga de processer som sker under elektrolysen av smälta salter av syrefria syror: HCl, HBr, HI, H 2 S (med undantag för fluorvätesyra eller fluorvätesyror - HF).

I smältan består ett sådant salt av metallkatjoner och anjoner av syraresten.

Till exempel, NaCl = Na++Cl -

Vid katoden: Na + + ē = Na metalliskt natrium bildas (i allmänt fall- metall som ingår i saltet)

Vid anoden: 2Cl - - 2ē = Cl 2 klorgas bildas (i allmänhet en halogen som är en del av syraresten - förutom fluor - eller svavel)

Låt oss överväga de processer som sker under elektrolysen av elektrolytlösningar.

De processer som sker på elektroderna bestäms av standardens värde elektrodpotential och elektrolytkoncentration (Nernst Ekvation). Skolkursen tar inte hänsyn till elektrodpotentialens beroende av elektrolytkoncentrationen och använder inte numeriska värden för standardelektrodpotentialen. Det räcker för eleverna att veta att i serien av elektrokemisk spänning av metaller (serier av aktivitet av metaller) är värdet på standardelektrodpotentialen för Me +n /Me-paret:

1. ökar från vänster till höger
2. metaller i serien upp till väte har negativ betydelse detta värde
3. väte, vid reduktion genom reaktion 2Н + + 2ē = Í 2, (dvs från syror) har en noll standardelektrodpotential
4. metaller i raden efter väte har ett positivt värde av detta värde

! väte under reduktion enligt reaktionen:

2H2O + 2ē = 2OH - + H2, (dvs från vatten i en neutral miljö) har ett negativt värde på standardelektrodpotentialen -0,41

Anodmaterialet kan vara lösligt (järn, krom, zink, koppar, silver och andra metaller) och olösligt - inert - (kol, grafit, guld, platina), så lösningen kommer att innehålla joner som bildas när anoden löses upp:

Me - nē = Me +n

De resulterande metalljonerna kommer att finnas i elektrolytlösningen och deras elektrokemiska aktivitet måste också beaktas.

Baserat på detta kan följande regler bestämmas för de processer som sker vid katoden:

1. Elektrolytkatjonen är belägen i den elektrokemiska spänningsserien av metaller upp till och inklusive aluminium, processen för vattenreduktion pågår:

2H2O + 2ē = 2OH - + H 2

Metallkatjoner förblir i lösning i katodutrymmet

2. Elektrolytkatjonen är belägen mellan aluminium och väte, beroende på elektrolytens koncentration sker antingen processen för reduktion av vatten eller processen för reduktion av metalljoner. Eftersom koncentrationen inte specificeras i uppgiften, registreras båda möjliga processerna:

2H2O + 2ē = 2OH - + H 2

Me +n + nē = Jag

3. elektrolytkatjon - dessa är vätejoner, d.v.s. elektrolyt - syra. Vätejoner reduceras:

2Н + + 2ē = Í 2

4. Elektrolytkatjonen ligger efter väte, metallkatjoner reduceras.

Me +n + nē = Jag

Processen vid anoden beror på anodmaterialet och anjonens natur.

1. Om anoden löses upp (till exempel järn, zink, koppar, silver), så oxideras anodens metall.

Me - nē = Me +n

2. Om anoden är inert, dvs. olösligt (grafit, guld, platina):

a) Under elektrolysen av lösningar av salter av syrefria syror (förutom fluorider) inträffar processen för oxidation av anjonen;

2Cl - - 2ē = Cl 2

2Br - - 2ē = Br 2

2I - - 2ē = I 2

S 2 - - 2ē = S

b) Under elektrolysen av alkalilösningar sker oxidationsprocessen av hydroxogruppen OH -:

4OH - - 4ē = 2H2O + O2

c) Under elektrolysen av lösningar av salter av syrehaltiga syror: HNO 3, H 2 SO 4, H 2 CO 3, H 3 PO 4 och fluorider, sker vattenoxidationsprocessen.

2H2O - 4ē = 4H+ + O2

d) Under elektrolysen av acetater (salter av ättiksyra eller etansyra) oxideras acetatjonen till etan och kolmonoxid (IV) - koldioxid.

2CH 3 COO - - 2ē = C2H6 + 2CO2

Exempel på uppgifter.

1. Upprätta en överensstämmelse mellan formeln för saltet och den produkt som bildas på den inerta anoden under elektrolysen av dess vattenlösning.

SALTFORMEL

A) NiSO 4

B) NaClO 4

B) LiCl

D) RbBr

PRODUKT PÅ ANOD

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

Lösning:

Eftersom uppdraget specificerar en inert anod, överväger vi endast de förändringar som sker med sura rester som bildas under dissociationen av salter:

SO 4 2 - sur rest av en syrehaltig syra. Processen med vattenoxidation inträffar och syre frigörs. Svar 4

ClO4 - sur rest av en syrehaltig syra. Processen med vattenoxidation inträffar och syre frigörs. Svar 4.

Cl - sur rest av en syrefri syra. Processen för oxidation av själva den sura återstoden pågår. Klor frigörs. Svar 3.

Br - sur rest av en syrefri syra. Processen för oxidation av själva den sura återstoden pågår. Brom frigörs. Svar 6.

Allmänt svar: 4436

2. Upprätta en överensstämmelse mellan formeln för saltet och den produkt som bildas vid katoden under elektrolysen av dess vattenlösning.

SALTFORMEL

A) Al(NO3) 3

B) Hg(NO 3) 2

B) Cu(NO 3) 2

D) NaNO3

PRODUKT PÅ ANOD

1) väte 2) aluminium 3) kvicksilver 4) koppar 5) syre 6) natrium

Lösning:

Eftersom uppgiften specificerar katoden, överväger vi endast de förändringar som sker med metallkatjoner som bildas under dissociationen av salter:

Al 3+ i enlighet med positionen för aluminium i den elektrokemiska serien av metallspänningar (från början av serien till aluminium inklusive), kommer vattenreduktionsprocessen att inträffa. Väte frigörs. Svar 1.

Hg 2+ i enlighet med kvicksilvrets position (efter väte), kommer processen för reduktion av kvicksilverjoner att inträffa. Kvicksilver bildas. Svar 3.

Cu 2+ i enlighet med kopparpositionen (efter väte), kommer processen för reduktion av kopparjoner att inträffa. Svar 4.

Na+ i enlighet med natriumpositionen (från början av raden till aluminium inklusive), kommer vattenreduktionsprocessen att ske. Svar 1.

Allmänt svar: 1341

Låt oss komma ihåg att reduktionsprocesser sker vid katoden och oxidationsprocesser sker vid anoden.

Processer som sker vid katoden:

Det finns flera typer av positivt laddade partiklar i lösningen som kan reduceras vid katoden:

1) Metallkatjoner reduceras till enkel substans, om metallen är i spänningsserien till höger om aluminium (exklusive Al själv). Till exempel:
Zn2+ +2e → Zno.

2) När det gäller en lösning av salt eller alkali: vätekatjoner reduceras till en enkel substans om metallen är i serien av metallspänningar upp till H 2:
2H2O + 2e → H20 + 2OH-.
Till exempel vid elektrolys av NaNO3- eller KOH-lösningar.

3) I fall elektrolys av lösning syror: vätekatjoner reduceras till en enkel substans:
2H++2e → H2.
Till exempel, i fallet med elektrolys av en lösning av H 2 SO 4.

Processer som sker vid anoden:

Syrorester som inte innehåller syre oxideras lätt vid anoden. Till exempel halogenidjoner (utom F -), sulfidanjoner, hydroxidanjoner och vattenmolekyler:

1) Halidanjoner oxideras till enkla ämnen:
2Cl--2e → Cl2.

2) Vid elektrolys av en alkalilösning i hydroxidanjoner oxideras syret till ett enkelt ämne. Väte har redan ett oxidationstillstånd på +1 och kan inte oxideras ytterligare. Det kommer också att släppas ut vatten – varför? Eftersom vi inte kommer att kunna skriva något annat: 1) Vi kan inte skriva H +, eftersom OH - och H + inte kan stå på motsatta sidor av samma ekvation; 2) Vi kan inte heller skriva H 2, eftersom detta skulle vara en process av vätereduktion (2H + +2e → H 2), och endast oxidationsprocesser förekommer vid anoden.
4OH - - 4e → O2 + 2H2O.

3) Om lösningen innehåller fluoranjoner eller syreinnehållande anjoner, kommer vatten att genomgå oxidation med försurning av anodutrymmet enligt följande ekvation:
2H2O-4e → O2 + 4H+.
Denna reaktion sker vid elektrolys av lösningar av syrehaltiga salter eller syrehaltiga syror. Vid elektrolys av en alkalilösning kommer hydroxidanjoner att oxideras enligt regel 2) ovan.

4) Vid elektrolys av en lösning av ett organiskt syrasalt vid anoden frigörs alltid CO 2 och kolkedjeresten fördubblas:
2R-COO - - 2e → R-R + 2CO2.

Exempel:

1. LösningNaCl

NaCl → Na + + Cl -

Metallen Na är i spänningsserien före aluminium, därför kommer den inte att reduceras vid katoden (katjonerna förblir i lösning). Enligt regeln ovan reduceras väte vid katoden. Kloridanjoner kommer att oxideras vid anoden till ett enkelt ämne:

TILL: 2Na+ (i lösning)
A: 2Cl - - 2e → Cl2

Koefficienten 2 framför Na + dök upp på grund av närvaron av en liknande koefficient framför kloridjoner, eftersom deras förhållande i NaCl-salt är 1:1.

Vi kontrollerar att antalet mottagna och givna elektroner är detsamma och summerar de vänstra och högra delarna av katod- och anodprocesserna:

2Na + + 2Cl- + 2H2O → H20 + 2Na + + 2OH- + Cl2. Vi kopplar samman katjoner och anjoner:
2NaCl + 2H2O → H20 + 2NaOH + Cl2.

2. LösningNa 2SÅ 4

Vi beskriver dissociationen till joner:
Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-

Natrium är i spänningsserien före aluminium, därför kommer det inte att reduceras vid katoden (katjonerna förblir i lösning). Enligt regeln ovan reduceras endast väte vid katoden. Sulfatanjoner innehåller syre, så de kommer inte att oxidera, även kvar i lösning. Enligt regeln ovan oxideras i detta fall vattenmolekyler:

TILL: 2H2O + 2e → H20 + 2OH -
A: 2H2O-4e → O20 + 4H+.

Vi utjämnar antalet mottagna och sända elektroner vid katoden och anoden. För att göra detta är det nödvändigt att multiplicera alla koefficienter för den katodiska processen med 2:
TILL: 4H2O + 4e → 2H20 + 4OH -
A: 2H2O-4e → O20 + 4H+.

6H2O → 2H20 + 4OH- + 4H+ + O20.

4OH- och 4H+ kombineras till 4 molekyler H2O:
6H2O → 2H20 + 4H2O + O20.

Vi reducerar vattenmolekylerna som finns på båda sidor av ekvationen, d.v.s. subtrahera 4H 2 O från varje sida av ekvationen och få den slutliga hydrolysekvationen:
2H2O → 2H20 + O20.

Således reduceras hydrolysen av lösningar av syrehaltiga salter av aktiva metaller (upp till Al inklusive) till hydrolys av vatten, eftersom varken metallkatjoner eller anjoner av sura rester deltar i redoxprocesserna som sker vid elektroderna.

3. LösningCuCl2

Vi beskriver dissociationen till joner:
CuCl2 → Cu2+ + 2Cl -

Koppar är i spänningsserien av metaller efter väte, därför kommer bara den att reduceras vid katoden. Endast kloridanjoner kommer att oxideras vid anoden.

TILL: Cu 2+ + 2e → Cu 0
A: 2Cl - - 2e → Cl2

CuCl2 → Cuo + Cl2.

4. LösningCuSO4

Vi beskriver dissociationen till joner:
CuSO4 → Cu2+ + SO42-

Koppar är i spänningsserien av metaller efter väte, därför kommer bara den att reduceras vid katoden. Vattenmolekyler kommer att oxideras vid anoden, eftersom syrehaltiga syrarester i lösningar vid anoden inte oxideras.

TILL: Cu 2+ + 2e → Cu 0
A: SO 4 2- (i lösning)
2H2O-4e → O2 + 4H+.

Vi utjämnar antalet elektroner vid katoden och anoden. För att göra detta multiplicerar vi alla koefficienter i katodekvationen med 2. Antalet sulfatjoner måste också fördubblas, eftersom i kopparsulfat förhållandet mellan Cu 2+ och SO 4 2- 1:1.

TILL: 2Cu 2+ + 4e → 2Cu 0
A: 2SO 4 2- (i lösning)
2H2O-4e → O2 + 4H+.

Vi skriver den övergripande ekvationen:
2Cu2+ + 2SO4 2- + 2H2O → 2Cu0 + O2 + 4H+ + 2S042-.

Genom att kombinera katjoner och anjoner får vi den slutliga elektrolysekvationen:
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu0 + O2 + 2H2SO4.

5. LösningNiCl2

Vi beskriver dissociationen till joner:
NiCl2 → Ni2+ + 2Cl -

Nickel finns i spänningsserien av metaller efter aluminium och före väte, därför kommer både metall och väte att reduceras vid katoden. Endast kloridanjoner kommer att oxideras vid anoden.

TILL: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H2O + 2e → H20 + 2OH -
A: 2Cl - - 2e → Cl2

Vi utjämnar antalet elektroner som tas emot och avges vid katoden och anoden. För att göra detta, multiplicera alla koefficienter i anodsekvationen med 2:

TILL: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H2O + 2e → H20 + 2OH -
Ni 2+ (i lösning)
A: 4Cl - - 4e → 2Cl2

Vi noterar att enligt formeln NiCl 2 är förhållandet mellan nickel- och kloratomer 1:2, därför måste Ni 2+ tillsättas till lösningen för att erhålla den totala mängden 2NiCl 2. Detta måste också göras, eftersom motjoner för hydroxidanjoner måste finnas i lösningen.

Vi lägger ihop de vänstra och högra delarna av de katodiska och anodiska processerna:
Ni2+ + Ni2+ + 4Cl- + 2H2O → Ni0 + H20 + 2OH- + Ni2+ + 2Cl2.

Vi kombinerar katjoner och anjoner för att erhålla den slutliga elektrolysekvationen:
2NiCl2 + 2H2O → Ni0 + H20 + Ni(OH)2 + 2Cl2.

6. LösningNiSO4

Vi beskriver dissociationen till joner:
NiSO 4 → Ni 2+ + SO 4 2-

Nickel finns i spänningsserien av metaller efter aluminium och före väte, därför kommer både metall och väte att reduceras vid katoden. Vattenmolekyler kommer att oxideras vid anoden, eftersom syrehaltiga syrarester i lösningar vid anoden inte oxideras.

TILL: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H2O + 2e → H20 + 2OH -
A: SO 4 2- (i lösning)
2H2O-4e → O2 + 4H+.

Vi kontrollerar att antalet mottagna och givna elektroner är detsamma. Vi noterar också att det finns hydroxidjoner i lösningen, men det finns inga motjoner för dem i registreringen av elektrodprocesser. Därför måste Ni 2+ tillsättas lösningen. Eftersom antalet nickeljoner har fördubblats är det nödvändigt att fördubbla antalet sulfatjoner:

TILL: Ni 2+ + 2e → Ni 0
2H2O + 2e → H20 + 2OH -
Ni 2+ (i lösning)
A: 2SO 4 2- (i lösning)
2H2O-4e → O2 + 4H+.

Vi lägger ihop de vänstra och högra delarna av de katodiska och anodiska processerna:
Ni2+ + Ni2+ + 2SO4 2- + 2H2O + 2H2O → Ni0 + Ni2+ + 2OH- + H20 + O20 + 2SO4 2- + 4H+.

Vi kombinerar katjoner och anjoner och skriver den slutliga elektrolysekvationen:
2NiSO4 + 4H2O → Ni0 + Ni(OH)2 + H20 + O20 + 2H2SO4.

Andra litteraturkällor talar också om ett alternativt elektrolysförlopp av syrehaltiga metallsalter med mellanliggande aktivitet. Skillnaden är att efter att ha lagt till vänster och höger sida av elektrolysprocesserna är det nödvändigt att kombinera H + och OH - för att bilda två vattenmolekyler. Återstående 2H+ används på bildning av svavelsyra. I det här fallet finns det inget behov av att lägga till ytterligare nickel- och sulfatjoner:

Ni2+ + SO42- + 2H2O + 2H2O → Ni0 + 2OH- + H20 + O20 + SO42- + 4H+.

Ni2+ + SO42- + 4H2O → Ni0 + H20 + O20 + SO42- + 2H+ + 2H2O.

Slutlig ekvation:

NiSO4 + 2H2O → Ni0 + H20 + O20 + H2SO4.

7. LösningCH 3COONa

Vi beskriver dissociationen till joner:
CH3COONa → CH3COO - + Na+

Natrium är i spänningsserien före aluminium, därför kommer det inte att reduceras vid katoden (katjonerna förblir i lösning). Enligt regeln ovan reduceras endast väte vid katoden. Vid anoden kommer oxidation av acetatjoner att ske med bildning av koldioxid och fördubbling av kolkedjeresterna:

TILL: 2Na+ (i lösning)
2H2O + 2e → H20 + 2OH -
A: 2CH3COO - -2e → CH3-CH3 + CO2

Eftersom antalet elektroner i processerna för oxidation och reduktion är desamma skapar vi en sammanfattande ekvation:
2Na + + 2CH3COO - + 2H2O → 2Na + + 2OH - + H20 + CH3-CH3 + CO2

Vi kopplar samman katjoner och anjoner:
2CH3COONa + 2H2O → 2NaOH + H20 + CH3-CH3 + CO2.

8. LösningH 2SÅ 4

Vi beskriver dissociationen till joner:
H2SO4 → 2H+ + SO42-

Av katjonerna finns bara H+-katjoner i lösningen, och de kommer att reduceras till en enkel substans. Vattenoxidation kommer att ske vid anoden, eftersom syrehaltiga sura rester i lösningar vid anoden inte oxideras.

TILL: 2H + +2e → H2
A: 2H2O - 4e → O2 + 4H+

Låt oss jämna ut antalet elektroner. För att göra detta fördubblar vi varje koefficient i ekvationen för den katodiska processen:

TILL: 4H + +4e → 2H 2
A: 2H2O - 4e → O2 + 4H+

Låt oss summera vänster och höger sida av ekvationerna:
4H++2H2O → 2H2+O2+4H+

H+-katjoner finns på båda sidor av reaktionen, därför måste de reduceras. Vi finner att i fallet med sura lösningar är det bara H2O-molekyler som genomgår elektrolys:
2H2O → 2H2 + O2.

9. LösningNaOH

Vi beskriver dissociationen till joner:
NaOH → Na + + OH -

Natrium är i spänningsserien före aluminium, därför kommer det inte att reduceras vid katoden (katjonerna förblir i lösning). Enligt regeln reduceras endast väte vid katoden. Vid anoden kommer hydroxidanjoner att oxideras för att bilda syre och vatten:

TILL: Na+ (i lösning)
2H2O + 2e → H20 + 2OH -
A: 4OH - - 4e → O2 + 2H2O

Låt oss jämna ut antalet elektroner som tas emot och avges vid elektroderna:

TILL: Na+ (i lösning)
4H2O + 4e → 2H20 + 4OH -
A: 4OH - - 4e → O2 + 2H2O

Låt oss summera de vänstra och högra delarna av processerna:
4H2O + 4OH - → 2H20 + 4OH - + O20 + 2H2O

Genom att reducera 2H 2 O och OH - joner får vi den slutliga elektrolysekvationen:
2H2O → 2H2 + O2.

Slutsats:
Under elektrolysen av lösningar av 1) syrehaltiga syror;
2) alkalier;
3) salter av aktiva metaller och syrehaltiga syror
Elektrolys av vatten sker på elektroderna:
2H2O → 2H2 + O2.

Elektrolys av lösningar
och smälta salter (2 timmar)

Klasser valbar kurs"Elektrokemi"

Mål för den första lektionen:

FÖRSTA LEKTIONSPLAN

1. Upprepning av studerade metoder för att erhålla metaller.

2. Förklaring av nytt material.

3. Lösa problem från läroboken av G.E. Rudzitis, F.G. Feldman "Chemistry-9" (M.: Prosveshchenie, 2002), sid. 120, nr 1, 2.

4. Testa kunskapsinhämtning på testuppgifter.

5. Rapport om användning av elektrolys.

Mål för den första lektionen: lära ut hur man skriver diagram för elektrolys av lösningar och smälta salter och tillämpa de förvärvade kunskaperna för att lösa beräkningsproblem; fortsätta att utveckla färdigheter i att arbeta med läroboken och provmaterial; diskutera användningen av elektrolys i samhällsekonomin.

FRAMSTEG PÅ DEN FÖRSTA LEKTIONEN

Upprepning av inlärda metoder få fram metaller med exemplet med kopparframställning från koppar(II)oxid.

Skriva ekvationerna för motsvarande reaktioner:

Ett annat sätt att få metaller från lösningar och smältor av deras salter är elektrokemiska, eller elektrolys.

Elektrolys är en redoxprocess som sker vid elektroderna när en elektrisk ström passerar genom en smälta eller elektrolytlösning.

Elektrolys av natriumkloridsmälta:

NaCl Na + + Cl-;

katod (–) (Na+): Na++ e=Na0,

anod (–) (Cl –): Cl – – e= CI0, 2CI0 = Cl2;

2NaCl = 2Na + Cl2.

Elektrolys av natriumkloridlösning:

NaCl Na + + Cl – ,

H2O H+ + OH-;

katod (–) (Na+; H+): H++ e= H0, 2H0 = H2

(2H2O + 2 e= H2 + 2OH –),

anod (+) (Cl – ; OН –): Cl – – e= CI0, 2CI0 = Cl2;

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2.

Elektrolys av koppar(II)nitratlösning:

Cu(NO3)2Cu2++

H2O H+ + OH-;

katod (–) (Cu 2+ ; H +): Cu 2+ + 2 e= Cu 0 ,

anod (+) (OH –): OH – – e=OH 0,

4H0 = O2 + 2H2O;

2Cu(NO3)2 + 2H2O = 2Cu + O2 + 4HNO3.

Dessa tre exempel visar varför elektrolys är mer lönsamt än andra metoder för att framställa metaller: metaller, hydroxider, syror och gaser erhålls.

Vi skrev elektrolysdiagram, och låt oss nu försöka skriva elektrolysekvationer direkt, utan att hänvisa till diagrammen, utan bara med hjälp av jonaktivitetsskalan:

Exempel på elektrolysekvationer:

2HgS04 + 2H2O = 2Hg + O2 + 2H2S04;

Na2S04 + 2H2O = Na2S04 + 2H2 + O2;

2LiCl + 2H2O = 2LiOH + H2 + Cl2.

Problemlösning från läroboken av G.E. Rudzitis och F.G. Feldman (9:e klass, s. 120, nr 1, 2).

Uppgift 1. Vid elektrolys av en lösning av koppar(II)klorid ökade katodens massa med 8 g. Vilken gas släpptes ut, vad är dess massa?

Lösning

CuCl2 + H2O = Cu + Cl2 + H2O,

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

(Cu) = (Cl2) = 0,125 mol,

m(Cl2) = 0,125 71 = 8,875 g.

Svar. Gas – klor väger 8,875 g.

Uppgift 2. Vid elektrolys av en vattenlösning av silvernitrat frigjordes 5,6 liter gas. Hur många gram metall avsätts på katoden?

Lösning

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

(02) = 5,6/22,4 = 0,25 mol,

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

m(Ag) = 1 107 = 107 g.

Svar. 107 g silver.

Testning

Alternativ 1

1. Vid elektrolys av en lösning av kaliumhydroxid vid katoden frigörs följande:

a) väte; b) syre; c) kalium.

2. Under elektrolysen av en lösning av koppar(II)sulfat i lösning bildas följande:

a) koppar(II)hydroxid;

b) svavelsyra;

3. Vid elektrolys av en bariumkloridlösning vid anoden frigörs följande:

a) väte; b) klor; c) syre.

4. Under elektrolysen av smält aluminiumklorid vid katoden frigörs följande:

a) aluminium; b) klor;

c) elektrolys är omöjligt.

5. Elektrolys av en silvernitratlösning fortskrider enligt följande schema:

a) AgNO3 + H2O Ag + H2 + HNO3;

b) AgNO3 + H2O Ag + O2 + HNO3;

c) AgNO3 + H2O AgNO3 + H2 + O2.

Alternativ 2

1. Vid elektrolys av en natriumhydroxidlösning vid anoden frigörs följande:

a) natrium; b) syre; c) väte.

2. Under elektrolysen av en lösning av natriumsulfid i lösning bildas följande:

a) hydrosulfidsyra;

b) natriumhydroxid;

3. Under elektrolysen av en smälta av kvicksilver(II)klorid vid katoden frigörs följande:

a) kvicksilver; b) klor; c) elektrolys är omöjligt.

4.

5. Elektrolys av en lösning av kvicksilver(II)nitrat fortskrider enligt följande schema:

a) Hg(NO3)2 + H2O Hg + H2 + HNO3;

b) Hg(NO3)2 + H2O Hg + O2 + HNO3;

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

Alternativ 3

1. Vid elektrolys av en lösning av koppar(II)nitrat vid katoden frigörs följande:

a) koppar; b) syre; c) väte.

2. Under elektrolysen av en lösning av litiumbromid i lösning bildas följande:

b) bromvätesyra;

c) litiumhydroxid.

3. Under elektrolysen av smält silverklorid vid katoden frigörs följande:

a) silver; b) klor; c) elektrolys är omöjligt.

4. Under elektrolysen av en aluminiumkloridlösning frigörs aluminium till:

a) katod; b) anod; c) förblir i lösning.

5. Elektrolys av en bariumbromidlösning fortskrider enligt följande schema:

a) BaBr2 + H2O Br2 + H2 + Ba(OH)2;

b) BaBr2 + H2O Br2 + Ba + H2O;

c) BaBr2 + H2O Br2 + O2 + Ba(OH)2.

Alternativ 4

1. Under elektrolysen av en bariumhydroxidlösning vid anoden frigörs följande:

a) väte; b) syre; c) barium.

2. Under elektrolysen av en lösning av kaliumjodid i lösning bildas följande:

a) jodvätesyra;

b) vatten; c) kaliumhydroxid.

3. Under elektrolysen av smält bly(II)klorid vid katoden frigörs följande:

en ledtråd; b) klor; c) elektrolys är omöjligt.

4. Vid elektrolys av en silvernitratlösning vid katoden frigörs följande:

a) silver; b) väte; c) syre.

5. Elektrolys av en natriumsulfidlösning fortskrider enligt följande schema:

a) Na2S + H2OS + H2 + NaOH;

b) Na2S + H2OH2 + O2 + Na2S;

c) Na2S + H2O H2 + Na2S + NaOH.

Svar

Alternativ	Fråga 1	fråga 2	Fråga 3	Fråga 4	Fråga 5
1	A	b	b	A	b
2	b	b	A	A	b
3	A	V	A	V	A
4	b	V	A	A	A

Tillämpning av elektrolys i samhällsekonomin

1. För att skydda metallprodukter från korrosion appliceras ett tunt lager av en annan metall på deras yta: krom, silver, guld, nickel, etc. Ibland, för att inte slösa dyra metaller, produceras en flerskiktsbeläggning. Till exempel beläggs de yttre delarna av en bil först med ett tunt lager av koppar, ett tunt lager av nickel appliceras på kopparn och ett lager av krom appliceras på den.

När beläggningar appliceras på metall genom elektrolys är de jämna i tjocklek och hållbara. På så sätt kan du belägga produkter av vilken form som helst. Denna gren av tillämpad elektrokemi kallas galvanisering.

2. Förutom att skydda mot korrosion ger galvaniska beläggningar ett vackert dekorativt utseende till produkterna.

3. En annan gren av elektrokemin, som i princip liknar elektroplätering, kallas galvanoplastik. Det är processen att göra exakta kopior av olika föremål. För att göra detta är föremålet belagt med vax och en matris erhålls. Alla urtag i det kopierade objektet på matrisen kommer att vara utbuktningar. Ytan på vaxmatrisen är belagd med ett tunt lager grafit, vilket gör den ledande elektricitet.

Den resulterande grafitelektroden nedsänks i ett bad av kopparsulfatlösning. Anoden är av koppar. Under elektrolys löses kopparanoden och koppar avsätts på grafitkatoden. På så sätt erhålls en exakt kopparkopia.

Galvanisering används för att trycka klichéer, grammofonskivor och metallisera olika föremål. Galvanoplastik upptäcktes av den ryske forskaren B.S. Jacobi (1838).

Att göra skivstämplar innebär att man applicerar en tunn silverbeläggning på en plastskiva för att göra den elektriskt ledande. En elektrolytisk nickelbeläggning appliceras sedan på plattan.

Vad ska plattan i elektrolytbadet vara gjord av - anod eller katod?

(O t v e t. Cathode.)

4. Elektrolys används för att producera många metaller: alkali, jordalkali, aluminium, lantanider, etc.

5. För att rena vissa metaller från föroreningar kopplas metallen med föroreningar till anoden. Metallen löser sig under elektrolys och frigörs vid metallkatoden, medan föroreningen förblir i lösning.

6. Elektrolys används ofta för framställning av komplexa ämnen (alkalier, syrehaltiga syror) och halogener.

Praktiskt arbete
(andra lektionen)

Lektionens mål. Genomför elektrolys av vatten, demonstrera galvanostegi i praktiken och konsolidera kunskapen som förvärvats under den första lektionen.

Utrustning.På elevernas skrivbord: platt batteri, två kablar med poler, två grafitelektroder, en bägare, provrör, ett stativ med två ben, en 3% natriumsulfatlösning, en alkohollampa, tändstickor, en ficklampa.

På lärarbänken: samma + lösning av kopparsulfat, mässingsnyckel, kopparrör (kopparbit).

Att instruera elever

1. Fäst kablarna med terminalerna till elektroderna.

2. Placera elektroderna i ett glas så att de inte rör vid varandra.

3. Häll elektrolytlösning (natriumsulfat) i ett glas.

4. Häll vatten i provrören och sänk dem upp och ner i ett glas med elektrolyt, lägg dem på grafitelektroderna en efter en, och fäst den övre kanten av provröret i stativbenet.

5. Efter att enheten är monterad, fäst ändarna av ledningarna till batteriet.

6. Observera utsläppet av gasbubblor: mindre av dem frigörs vid anoden än vid katoden. Efter att nästan allt vatten i ett provrör har ersatts av den frigjorda gasen, och i den andra hälften, koppla bort ledningarna från batteriet.

7. Tänd alkohollampan, ta försiktigt bort provröret, där vattnet nästan helt har förskjutits, och för det till alkohollampan - en karakteristisk gaspist kommer att höras.

8. Tänd en ficklampa. Ta bort det andra provröret och kontrollera gasen med en pyrande ficklampa.

Elevuppgifter

1. Skissa enheten.

2. Skriv en ekvation för elektrolys av vatten och förklara varför det var nödvändigt att utföra elektrolys i en lösning av natriumsulfat.

3. Skriv reaktionsekvationer som reflekterar utsläppet av gaser vid elektroderna.

Lärardemonstrationsexperiment
(kan utföras av de bästa eleverna i klassen
om lämplig utrustning finns tillgänglig)

1. Anslut kabelanslutningarna till kopparröret och mässingsnyckeln.

2. Placera röret och nyckeln i ett glas med en lösning av koppar(II)sulfat.

3. Anslut de andra ändarna av ledningarna till batteriet: "minus" av batteriet till kopparröret, "plus" till nyckeln!

4. Observera att koppar släpper på nyckelns yta.

5. Efter att ha avslutat experimentet, koppla först bort polerna från batteriet och ta sedan bort nyckeln från lösningen.

6. Demontera elektrolyskretsen med en löslig elektrod:

CuS04 = Cu2++

anod (+): Cu 0 – 2 e= Cu 2+ ,

katod (–): Cu 2+ + 2 e= Cuo.

Sammanfattningsekvation elektrolys med en löslig anod kan inte skrivas.

Elektrolys utfördes i en lösning av koppar(II)sulfat eftersom:

a) en elektrolytlösning behövs för att elektrisk ström ska flyta, eftersom vatten är en svag elektrolyt;

b) inga reaktionsbiprodukter kommer att frigöras, utan endast koppar vid katoden.

7. För att konsolidera det som har lärts, skriv ett diagram över elektrolysen av zinkklorid med kolelektroder:

ZnCl2 = Zn2+ + 2Cl – ,

katod (–): Zn 2+ + 2 e= Zn 0 ,

2H2O+2 e= H 2 + 2OH – ,

anod (+): 2Cl – – 2 e=Cl2.

Den övergripande reaktionsekvationen kan inte skrivas i detta fall, eftersom det är okänt vilken del av den totala mängden el som går till återställande av vatten, och vilken del som går till återställande av zinkjoner.

Schema för demonstrationsexperimentet

Läxa

1. Skriv en ekvation för elektrolysen av en lösning innehållande en blandning av koppar(II)nitrat och silvernitrat med inerta elektroder.

2. Skriv ekvationen för elektrolys av natriumhydroxidlösning.

3. För att rengöra ett kopparmynt måste det hängas upp i en koppartråd som är ansluten till batteriets negativa pol och nedsänkt i en 2,5 % NaOH-lösning, där en grafitelektrod som är ansluten till batteriets pluspol också ska vara nedsänkt. Förklara hur myntet blir rent. ( Svar. Reduktionen av vätejoner sker vid katoden:

2H++ 2 e= N 2.

Väte reagerar med kopparoxid på myntets yta:

CuO + H2 = Cu + H2O.

Denna metod är bättre än att rengöra med pulver, eftersom... myntet raderas inte.)

Elektrolys är en redoxreaktion som inträffar på elektroder när en elektrisk likström passerar genom en smälta eller elektrolytlösning.

Katoden är ett reduktionsmedel och ger elektroner till katjoner.

Anoden är ett oxidationsmedel och tar emot elektroner från anjoner.

Aktivitetsserie av katjoner:	Na+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+, H+ Cu2+, Ag+ _____________________________→ Ökad oxidativ förmåga
Anjonaktivitetsserie:	I-, Br-, Cl-, OH-, NO 3-, CO 3 2-, SO 4 2- ←__________________________________ Ökad återhämtningsförmåga

Processer som sker på elektroder under elektrolys av smältor

(beror inte på elektrodernas material och jonernas natur).

1. Anjoner släpps ut vid anoden ( A m-; ÅH-

A m - - m ē → A °; 4 OH - - 4ē → O2 + 2 H2O (oxidationsprocesser).

2. Katjoner urladdas vid katoden ( Me n+, H+ ), förvandlas till neutrala atomer eller molekyler:

Me n + + n ē → Me °; 2H+ + 2ē → H20 (återställningsprocesser).

Processer som sker på elektroder under elektrolys av lösningar

KATOD (-) Beror inte på katodmaterialet; beror på metallens position i spänningsserien	ANOD (+) Beror på anodmaterialet och anjonernas natur.
	Anoden är olöslig (inert), dvs. gjord av kol, grafit, platina, guld.	Anoden är löslig (aktiv), dvs. gjord avCu, Ag, Zn, Ni, Feoch andra metaller (utomPt, Au)
1.Först och främst reduceras metallkatjoner som är i serien av spänningar efterH 2 : Me n+ +nē → Me°	1. Först och främst oxideras anjonerna av syrefria syror (förutomF - ): A m- - mē → A°	Anjoner oxiderar inte. Metallatomerna i anoden oxideras: Me° - nē → Me n+ Män + katjoner gå i lösning. Anodmassan minskar.
2. Metallkatjoner med medelhög aktivitet, stående mellanAl Och H 2 , återställs samtidigt med vatten: Me n+ + nē →Me° 2H2O + 2ē → H2 + 2OH -	2. Oxosyraanjoner (SÅ 4 2- , CO 3 2- ,..) Och F - oxiderar inte, molekyler oxiderasH 2 O : 2H2O - 4ē → O2 +4H+
3. Katjoner av aktiva metaller frånLi innan Al (inklusive) reduceras inte, men molekyler återställsH 2 O : 2 H2O + 2ē →H2 + 2OH -	3. Under elektrolysen av alkalilösningar oxideras jonerÅH- : 4OH - - 4ē → O2 +2H2O
4. Under elektrolysen av sura lösningar reduceras katjoner H+: 2H+ + 2ē → H20

ELEKTROLYS AV SMELTOR

Övning 1. Gör upp ett schema för elektrolys av smält natriumbromid. (Algorithm 1.)

Sekvensering	Utföra åtgärder
	NaBr → Na + + Br -
	K- (katod): Na+, A+ (anod): Br -
	K+: Na+ + 1ē → Na 0 (återhämtning), A + : 2 Br - - 2ē → Br 2 0 (oxidation).
	2NaBr = 2Na +Br2

Uppgift 2. Gör upp ett schema för elektrolys av smält natriumhydroxid. (Algorithm 2.)

Sekvensering	Utföra åtgärder
	NaOH → Na + + OH -
2.Visa jonernas rörelse till motsvarande elektroder	K- (katod): Na+, A+ (anod): OH-.
3. Rita diagram över oxidations- och reduktionsprocesser	K-: Na + + 1ē → Na 0 (återhämtning), A+: 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2 (oxidation).
4. Skapa en ekvation för elektrolys av smält alkali	4NaOH = 4Na + 2H2O + O2

Uppgift 3.Gör upp ett schema för elektrolys av smält natriumsulfat. (Algorithm 3.)

Sekvensering	Utföra åtgärder
1. Skapa en ekvation för dissociationen av salt	Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
2.Visa jonernas rörelse till motsvarande elektroder	K- (katod): Na+ A+ (anod): SO 4 2-
	K - : Na + + 1ē → Na 0 , A + : 2SO 4 2- - 4ē → 2SO 3 + O 2
4. Skapa en ekvation för elektrolys av smält salt	2Na2SO4 = 4Na + 2SO3 + O2

ELEKTROLYS AV LÖSNINGAR

Övning 1.Gör upp ett schema för elektrolys av en vattenlösning av natriumklorid med hjälp av inerta elektroder. (Algorithm 1.)

Sekvensering	Utföra åtgärder
1. Skapa en ekvation för dissociationen av salt	NaCl → Na + + Cl -
	Natriumjoner i lösningen reduceras inte, så vattnet reduceras. Klorjoner oxideras.
3. Rita diagram över processerna för reduktion och oxidation	K-: 2H2O + 2ē → H2 + 2OH- A + : 2Cl - - 2ē → Cl 2
	2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH

Uppgift 2.Gör upp ett schema för elektrolys av en vattenlösning av kopparsulfat ( II ) med inerta elektroder. (Algorithm 2.)

Sekvensering	Utföra åtgärder
1. Skapa en ekvation för dissociationen av salt	CuSO4 → Cu2+ + SO42-
2. Välj de joner som ska urladdas vid elektroderna	Kopparjoner reduceras vid katoden. Vid anoden i en vattenlösning oxideras inte sulfatjoner, så vatten oxideras.
3. Rita diagram över processerna för reduktion och oxidation	K - : Cu 2+ + 2ē → Cu 0 A+: 2H2O - 4ē → O2 +4H+
4. Skapa en ekvation för elektrolysen av en vattenhaltig saltlösning	2CuSO4 +2H2O = 2Cu + O2 + 2H2SO4

Uppgift 3.Gör ett schema för elektrolys av en vattenlösning av en vattenlösning av natriumhydroxid med hjälp av inerta elektroder. (Algorithm 3.)

Sekvensering	Utföra åtgärder
1. Skapa en ekvation för dissociationen av alkali	NaOH → Na + + OH -
2. Välj de joner som ska urladdas vid elektroderna	Natriumjoner kan inte reduceras, så vattnet reduceras vid katoden. Hydroxidjoner oxideras vid anoden.
3. Rita diagram över processerna för reduktion och oxidation	K - : 2 H2O + 2ē → H2 + 2 OH - A+: 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2
4. Rita upp en ekvation för elektrolysen av en vattenhaltig alkalilösning	2H2O = 2H2 + O2 , dvs. Elektrolys av en vattenhaltig alkalilösning reduceras till elektrolys av vatten.

Kom ihåg.Vid elektrolys av syrehaltiga syror (H 2 SO 4, etc.), baser (NaOH, Ca (OH) 2, etc.) , salter av aktiva metaller och syrehaltiga syror(K 2 SO 4, etc.) Elektrolys av vatten sker på elektroderna: 2H2O = 2H2 + O2

Uppgift 4.Gör upp ett schema för elektrolys av en vattenlösning av silvernitrat med hjälp av en anod gjord av silver, dvs. anoden är löslig. (Algorithm 4.)

Sekvensering	Utföra åtgärder
1. Skapa en ekvation för dissociationen av salt	AgNO3 → Ag + + NO3 -
2. Välj de joner som ska urladdas vid elektroderna	Silverjoner reduceras vid katoden och silveranoden löses upp.
3. Rita diagram över processerna för reduktion och oxidation	K - : Ag + + 1ē→ Ag O; A+: Ag 0 - 1ē→ Ag +
4. Skapa en ekvation för elektrolysen av en vattenhaltig saltlösning	Ag + + Ag 0 = Ag 0 + Ag + elektrolys kokar ner till överföring av silver från anoden till katoden.