Составление схем электролиза расплавов и растворов солей.Цель работы: научиться составлять схемы электролиза расплавов и растворов солей и определять продукты электролиза.
Пояснения к работе: Электролиз – это совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита. В растворах и расплавах электролитов вещества диссоциируют на ионы (катионы и анионы). Ионы находятся в хаотическом движении. Если в такой раствор или расплав, например, в расплав хлорида натрия (NaCl), погрузить инертные (графитовые) электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться к электродам:
катионы Na+ – к катоду, анионы Cl-– к аноду Ионы Na+, достигнув катода, принимают от него электроны и восстанавливаются: Na+ + е- = Na А хлорид-ионы, отдав электроны аноду, окисляются: 2Cl- - 2е- = Cl2 В итоге на катоде выделяется металлический натрий, анна аноде молекулярный хлор. Суммарное уравнение электролиза хлорида натрия: эл. ток 2NaCl → 2 Na + Cl2
Эта реакция является окислительно-восстановительной: на аноде протекает процесс окисления, на катоде – процесс восстановления. Сущность электролиза состоит в осуществлении за счет электрической энергии химических реакций – восстановления на катоде и окисления на аноде. При этом катод отдает электроны катионам (является восстановителем). Анод принимает электроны от анионов (является окислителем).
Электролиз водных растворов электролитов. При электролизе растворов в окислительно-восстановительных процессах на электродах могут участвовать молекулы воды. На каждом электроде в растворе может протекать одновременно несколько процессов. Для определения наиболее вероятного из процессов исходят из положения., что протекает та реакция, которая требует наименьших затрат энергии. При электролизе растворов солей с инертными электродами используют следующие правила.
Определение продуктов на катоде
Для определения продуктов на катоде используют электрохимический ряд напряжений металлов Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pd Pt Au Ряд напряжений характеризует окислительно-восстановительные свойства металлов. Восстановительная способность простых веществ – металлов в этом ряду уменьшается слева направо, а окислительная способность соответствующих катионов в водном растворе слева направо увеличивается. Соответственно лучшими окислителями являются катионы металлов, стоящих слева от водорода. При восстановлении на катоде в водном растворе им нет “конкурентов”. Для катионов остальных металлов конкурирующим процессом будет восстановление молекул растворителя – воды: 2Н2О + 2е- = Н2 + 2ОН- C учетом этого процесса ряд напряжений можно условно разделить на три участка:
Li K Ba Ca Na Mg AlMn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pd Pt Au I II III
H2O H2O I участок Катионы металлов I участка в водных растворах не восстанавливаются на катоде, восстанавливаются только молекулы воды. II участок В водных растворах на катоде идут одновременно два процесса – восстановление катионов металла и восстановление молекул воды. III участок Восстанавливаются только катионы металлов.
Определение продуктов на аноде Для определения продуктов на аноде можно использовать ряд анионов S2- I- Br- Cl- OH- F- SO42- NO3- CO32- PO43- I II Ann-
I участок Анионы I участка окисляются на аноде, молекулы воды – нет. II участок Анионы II участка не окисляются на аноде, молекулы воды – окисляются: 2Н2О – 4е- = О2 + 4Н+ Для более точного определения продуктов на электродах пользуются таблицей стандартных электродных потенциалов.
Вопросы для самопроверки 1. Какие реакции называют окислительно-восстановительными? 2. Что такое степень окисления? 3. Какие вещества называю окислителями, какие – восстановителями? Приведите примеры. 4. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства элементов в периодической системе элементов Д.И. Менделеева? 5. В чем состоит сущность электролиза?
Работа на занятии:
ВАРИАНТ №1 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов фторида натрия и хлорида калия на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №2 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов бромида цезия и хлорида рубидия на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №3 Напишите электронные уравнения электродных процессов для электролиза расплавов хлоридов кальция и стронция на графитовых электродах и электролиза водного раствора хлорида радия на платиновых электродах. ВАРИАНТ №4 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов бромида натрия и хлорида лития на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №5 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов фторида калия и хлорида рубидия на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №6 Напишите электронные уравнения электродных процессов для электролиза расплавов хлоридов кальция и стронция на графитовых электродах и электролиза водных растворов нитрата серебра и сульфата меди на платиновых электродах.
ВАРИАНТ №7 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов фторида натрия и хлорида калия на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №8 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов бромида цезия и хлорида рубидия на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №9 Напишите электронные уравнения электродных процессов для электролиза расплавов хлоридов кальция и стронция на графитовых электродах и электролиза водных растворов хлорида радия и хлорида никеля на платиновых электродах.
ВАРИАНТ №10 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов хлорида кальция и фторида лития на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №11 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов фторида калия и хлорида рубидия на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №12 Напишите электронные уравнения электродных процессов для электролиза расплавов хлоридов кальция и стронция на графитовых электродах и электролиза водных растворов сульфата железа (3) и сульфата железа (2) на платиновых электродах.
ВАРИАНТ №13 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов хлорида кальция и фторида лития на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №14 Составьте электронные уравнения анодных и катодных процессов, протекающих при проведении электролиза расплавов и водных растворов фторида калия и хлорида рубидия на графитовых электродах.
ВАРИАНТ №15 Напишите электронные уравнения электродных процессов для электролиза расплавов хлоридов кальция и стронция на графитовых электродах и электролиза водных раствора сульфата меди и карбоната натрия на платиновых электродах.
Для каждой соли напишите уравнение электролитической диссоциации, процессы на катоде и на аноде, укажите продукты электролиза.
Практическая работа 10. Электролиз. Составление схем электролиза расплавов и растворов солей. Отчет Вариант №……… Выполнил студент…………..……………………. Цель работы:………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Формула соли: ______________ Уравнение электролитической диссоциации: _________________________________________________ Процессы: на катоде на аноде
Продукты электролиза:
Формула соли: ______________ Уравнение электролитической диссоциации: _________________________________________________ Процессы: на катоде на аноде
Продукты электролиза:
Формула соли: ______________ Уравнение электролитической диссоциации: _________________________________________________ Процессы: на катоде на аноде
Продукты электролиза: Формула соли: ______________
Уравнение электролитической диссоциации: _________________________________________________ Процессы: на катоде на аноде
Продукты электролиза:
|
