Презентация - Электролиз расплавов и водных растворов солей

Электролиз расплавов и водных растворов солей
Единственный путь, ведущий к знанию, – это деятельность. Б. Шоу

Электролиз водных растворов и расплавов солей
Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, происходящий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами – проводниками, соединенными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом – отрицательный. Положительные ионы – катионы – (ионы металлов, ионы водорода, ионы аммония и др.) – движутся к катоду, отрицательные ионы – анионы – (ионы кислотных остатков и гидроксильные группы) – движутся к аноду.

Электролиз водных растворов и расплавов солей

Электролиз расплавов
Пример 1. Электролиз расплава NaCl NaCl  Na+ + Cl⎺

Электролиз расплавов
Пример 2. Электролиз расплава NaOH NaOH  Na+ + ОН⎺

Электролиз расплавов
Пример 3. Электролиз расплава Аl2O3 Аl2O3  Аl3+ + АlO33−

Электролиз водных растворов
Электролиз растворов Катодные (восстановительные) процессы. На катоде происходит восстановление катионов металлов и водорода или молекул воды. Для растворов кислот: K(−) Н+, Н2О 2Н+ + 2ē  Н20. Для растворов солей или щелочей: K(−) Мn+, Н2О. Характер восстановительного процесса зависит от значения стандартного электродного потенциала металла:
Li, Cs, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al.Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Pb.Bi, Cu, Ag, Hg, Pt, Au
Катионы этих металлов не восстанавливаются, восстановлению подвергаются молекулы воды 2Н2О + 2ē  Н2 + ОН⎺.Катионы этих металлов восстанавливаются одновременно с молекулами воды, поэтому на катоде одновременно выделяются и Н2 и металл.Катионы этих металлов легко и полностью восстанавливаются на катоде

Электролиз водных растворов
Анодные (окислительные) процессы. При электролизе растворов используют растворимые и нерастворимые аноды. Нерастворимые аноды изготавливают из углерода или платины, а растворимые – из цинка, меди, никеля и других металлов. На нерастворимом аноде происходит окисление анионов или молекул воды.
Cl⎺, Br⎺, I⎺, S2−, CN⎺.PO43−, CO32−, SO42−, NO3⎺, NO2⎺, ClO4⎺, F⎺
Анионы кислот, не содержащих атомов кислорода (за исключением F⎺), легко окисляются: 2Cl⎺ – 2ē  Cl2.Анионы кислородсодержащих кислот не окисляются. Окисляются молекулы воды: 2Н2О – 4ē  О2 + 4Н+

Электролиз водных растворов
Пример 1. Электролиз раствора CuSO4 CuSO4  Cu2+ + SO42−

Электролиз водных растворов
Пример 2. Электролиз раствора NaСl NaСl  Na+ + Сl⎺

Электролиз водных растворов и расплавов солей

Электролиз водных растворов и расплавов солей

Электролиз водных растворов и расплавов солей
Пример 3. Электролиз раствора Na2SO4. Na2SO4  2Na+ + SO42−

Электролиз водных растворов и расплавов солей
Пример 4. Электролиз раствора Na2S Na2S  2Na+ + S2−

Электролиз водных растворов и расплавов солей
Пример 5. Электролиз раствора CH3COONa CH3COONa  Na+ + CH3COO−

Электролиз водных растворов
Растворимый анод при электролизе сам подвергается окислению, т.е. направляет электроны во внешний круг. При отдаче электронов смещается равновесие между электродом и раствором и электрод растворяется: Пример 4. Электролиз раствора CuSO4 с использованием медного анода. CuSO4  Cu2+ + SO42−

Электролиз водных растворов
Использование электролиза Окислительная и восстановительная способность электрического тока намного сильнее, чем у химических окислителей и восстановителей. Поэтому электролизом получают наиболее активные металлы (калий, натрий, кальций, магний, алюминий), и менее активные (цинк, медь, кадмий и т.д.). Восстановленные на катоде металлы характеризуются очень высокой чистотой. Применяют электролиз и для очистки некоторых металлов от примесей (электролитическое рафинирование), например меди, никеля, свинца, золота. Электролизом получают активные неметаллы (хлор, фтор) и такие важные соединения, как натрий гидроксид, калий гидроксид, калий хлорат, пероксид водорода. Электролиз применяют также для нанесения защитных металлических покрытий на поверхности (гальванопластика) и изготовление копий рельефных поверхностей (гальваностегия, электрохимическая обработка). Например, хромирование деталей машин, золочение ювелирных изделий. Электролизом сточных промышленных вод обеспечивается их очистка от катионов металлов-загрязнителей, которые восстанавливаются на катоде.

Электролиз водных растворов и расплавов солей

Электролиз водных растворов и расплавов солей