Электролиз

Электролиз
Цель урока:
Изучить сущность процесса электролиза и
выяснить области его применения.
Электролиз
- окислительно
– восстановительный
процесс, протекающий на электродах
при прохождении электрического
тока через расплав или водный
раствор электролита.
Схема электролизера
Анод (+)
Катод (-)
Восстановление
Электроды
Окисление
Электроды: анод –положительный электрод
катод - отрицательный электрод
Мнемоническое правило
Для запоминания катодных и анодных
процессов в электрохимии существует
следующее мнемоническое правило:
У анода анионы окисляются.
На катоде катионы восстанавливаются.
В первой строке все слова начинаются с
гласной буквы, во второй — с согласной.
Электролиз расплава KI
KI →
+
K
+
Катод (−)
Анод (+)
−
I
+
К
+1e →
2I− -2e → I20
электролиз
2KI → 2K + I2
0
К
Электролиз раствора KI
Электролиз водных растворов
•При электролизе водных растворов, кроме
ионов электролита, присутствуют молекулы
+
воды и ионы Н и ОН - продукты диссоциации
воды.
•
Катодные процессы. Последовательность
разрядки катионов на катоде зависит от
положения металла в электрохимическом ряду
напряжений.
Катодные процессы

Катионы металлов от лития до
алюминия (включительно), не
восстанавливаются на катоде, вместо
них восстанавливаются молекулы воды,
катионы металлов остаются в растворе.
 2Н2О
+2е = Н2 + 2ОН
-
Катодные процессы
 Катионы
металлов от алюминия до
водорода восстанавливаются на
катоде одновременно с
молекулами воды.
 Меn+
+ne = Me0
 2Н2О +2е = Н2 + 2ОН-
Катодные процессы

Катионы металлов, расположенные
после водорода в электрохимическом
напряжении металлов после водорода
полностью восстанавливаются на
катоде.
 Меn+
+ne = Me0
Катодные процессы
Если водный раствор содержит катионы
различных металлов, то при
электролизе восстановление их на
катоде происходит в порядке
уменьшения их химической активности.
 При электролизе растворов кислот на
катоде восстанавливаются катионы
водорода.
+
 2Н + 2е = Н2

Анодные процессы
Кислотный остаток
Анод
Растворимый
Нерастворимый
Окисление аниона
(кроме F-)
Бескислородный
Окисление металла
анода
Acm- - me- =Ac0
M0 – ne- = Mn+
Анод
Кислородсодержащий
раствор
В кислотной и
нейтральной средах:
2H2O – 4e-= O2↑+ 4H+
В щелочной среде
4OH- – 4e-= O2↑+ 4H+
Какие процессы происходят с
ионами на катоде и аноде?
Катод (−) Н2О + 2е → Н2 + 2ОН−
*1
Анод (+) 2I− -2e → I20
*1
электролиз
2Н2О + 2I− → Н2 + 2ОН− + I2
электролиз
2Н2О + 2КI → Н2 + 2КОН + I2
Схема электролиза раствора
сульфата меди (II)
CuSO4
(-)Катод
Анод(+)
окисление
Cu2+ + SO42-
Восстановление
ионов меди:
H2SO4
2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+
Cu2+ + 2е- = Сu0
Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного
баланса:
2
К(-)
Cu2+ + 2е- = Сu0
А(+)
Суммарно: 2CuSO4 + 2H2O
2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+ 1
электр. ток
2Cu + O2↑ + 2H2SO4
Применение электролиза
•Электрометаллургия
•Получение
газов, металлов, щелочей, кислот
•Рафинирование
металлов
•Гальваностегия
•Гальванопластика

Электрометаллургия: а) получение
активных металлов (K, Na, Ca, Mg, Al и
др.) электролизом расплавов природных
соединений;
б) получение
металлов средней активности (Zn, Cd,
Co) электролизом растворов их солей

В химической промышленности –
получение газов: F2, Cl2, H2, O2;
щелочей: NaOH, KOH; пероксида
водородаH2O2, тяжелой воды D2O и др.
Электролиз расплава хлорида натрия
Электролитическое рафинирование –
очистка металлов (Cu, Pb, Sn и др.) от
примесей электролизом с применением
активных (растворимых) анодов

Очистка меди


Гальваностегия –
нанесение
металлических
покрытий на
поверхность
металлического
изделия для защиты
от коррозии или
придания
декоративного вида.
Например,
оцинковка,
хромирование,
никелирование и пр.

Гальванопластика –
получение
металлических копий
с различных матриц,
а также покрытие
неметаллических
предметов слоем
металлов. Последний
процесс (золочение
деревянных статуй и
ваз) был известен
еще в Древнем
Египте
Пример задания из ЕГЭ на электролиз

Установите соответствие между
формулой соли и продуктом,
образующимся на инертном аноде при
электролизе её водного раствора
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТ НА АНОДЕ
А) NaI
1) H2
Б) BaCl2
2) I2
В) AgNO3
3) NO
Г) K2SO4
4) Cl2
5) SO2
6) O2