Электролиз раствора нитрата меди описывается уравнением

Электролиз растворов
и расплавов солей (2 ч)

Цели первого урока: научить писать схемы электролиза растворов и расплавов солей и применять полученные знания для решения расчетных задач; продолжить формирование навыков работы с учебником, тестовыми материалами; обсудить применение электролиза в народном хозяйстве.

П л а н п е р в о г о у р о к а

1. Повторение изученных способов получения металлов.

2. Объяснение нового материала.

3. Решение задач из учебника Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана «Химия-9» (М.: Просвещение, 2002), с. 120, № 1, 2.

4. Проверка усвоения знаний на тестовых заданиях.

5. Сообщение о применении электролиза.

Цели первого урока: научить писать схемы электролиза растворов и расплавов солей и применять полученные знания для решения расчетных задач; продолжить формирование навыков работы с учебником, тестовыми материалами; обсудить применение электролиза в народном хозяйстве.

ХОД ПЕРВОГО УРОКА

Повторение изученных способов получения металлов на примере получения меди из оксида меди(II).

Запись уравнений соответствующих реакций:

Еще один способ получения металлов из растворов и расплавов их солей – электрохимический, или электролиз.

Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, происходящий на электродах при пропускании электрического тока через расплав или раствор электролита.

Электролиз расплава хлорида натрия:

NaCl Na + + Cl – ;

катод (–) (Na + ): Na + + е = Na 0 ,

анод (–) (Cl – ): Cl – – е = Cl 0 , 2Cl 0 = Cl₂;

2NaCl = 2Na + Cl₂.

Электролиз раствора хлорида натрия:

NaCl Na + + Cl – ,

H₂O Н + + ОН – ;

катод (–) (Na + ; Н + ): H + + е = H 0 , 2H 0 = H₂

анод (+) (Cl – ; OН – ): Cl – – е = Cl 0 , 2Cl 0 = Cl₂;

2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + Cl₂ + H₂.

Электролиз раствора нитрата меди(II):

Cu(NO₃)₂ Cu 2+ +

Н₂O H + + OH – ;

катод (–) (Cu 2+ ; Н + ): Cu 2+ + 2е = Cu 0 ,

анод (+) ( OН – ): OH – – е = OH 0 ,

2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 4HNO₃.

Эти три примера показывают, почему электролиз проводить выгоднее, чем осуществлять другие способы получения металлов: получаются металлы, гидроксиды, кислоты, газы.

Мы писали схемы электролиза, а теперь попробуем написать сразу уравнения электролиза, не обращаясь к схемам, а только используя шкалу активности ионов:

Примеры уравнений электролиза:

2HgSO₄ + 2H₂O = 2Hg + O₂ + 2H₂SO₄;

Na₂SO₄ + 2H₂O = Na₂SO₄ + 2H₂ + O₂;

2LiCl + 2H₂O = 2LiOH + H₂ + Cl₂.

Решение задач из учебника Г.Е.Рудзитиса и Ф.Г.Фельдмана (9-й класс, с. 120, № 1, 2).

Задача 1. При электролизе раствора хлорида меди(II) масса катода увеличилась на 8 г. Какой газ выделился, какова его масса?

CuCl₂ + H₂O = Cu + Cl₂ + H₂O,

(Cu) = 8/64 = 0,125 моль,

(Cu) = (Сl₂) = 0,125 моль,

Ответ. Газ – хлор массой 8,875 г.

Задача 2. При электролизе водного раствора нитрата серебра выделилось 5,6 л газа. Сколько граммов металла отложилось на катоде?

4AgNO₃ + 2H₂O = 4Ag + O₂ + 4HNO₃,

(O₂) = 5,6/22,4 = 0,25 моль,

(Ag) = 4(O₂) = 4•25 = 1 моль,

m(Ag) = 1•107 = 107 г.

Ответ. 107 г серебра.

Тестирование

Вариант 1

1. При электролизе раствора гидроксида калия на катоде выделяется:

а) водород; б) кислород; в) калий.

2. При электролизе раствора сульфата меди(II) в растворе образуется:

а) гидроксид меди(II);

б) серная кислота;

3. При электролизе раствора хлорида бария на аноде выделяется:

а) водород; б) хлор; в) кислород.

4. При электролизе расплава хлорида алюминия на катоде выделяется:

а) алюминий; б) хлор;

в) электролиз невозможен.

5. Электролиз раствора нитрата серебра протекает по следующей схеме:

а) AgNO₃ + H₂O Ag + Н₂ + HNO₃;

б) AgNO₃ + H₂O Ag + О₂ + HNO₃;

в) AgNO₃ + H₂O AgNO₃ + Н₂ + О₂.

Вариант 2

1. При электролизе раствора гидроксида натрия на аноде выделяется:

а) натрий; б) кислород; в) водород.

2. При электролизе раствора сульфида натрия в растворе образуется:

а) сероводородная кислота;

б) гидроксид натрия;

3. При электролизе расплава хлорида ртути(II) на катоде выделяется:

а) ртуть; б) хлор; в) электролиз невозможен.

4. При электролизе раствора нитрата серебра на катоде выделяется:

а) серебро; б) водород; в) кислород.

5. Электролиз раствора нитрата ртути(II) протекает по следующей схеме:

а) Hg(NO₃)₂ + H₂O Hg + Н₂ + HNO₃;

б) Hg(NO₃)₂ + H₂O Hg + О₂ + HNO₃;

в) Hg(NO₃)₂ + H₂O Hg(NO₃)₂ + Н₂ + О₂.

Вариант 3

1. При электролизе раствора нитрата меди(II) на катоде выделяется:

а) медь; б) кислород; в) водород.

2. При электролизе раствора бромида лития в растворе образуется:

б) бромоводородная кислота;

в) гидроксид лития.

3. При электролизе расплава хлорида серебра на катоде выделяется:

а) серебро; б) хлор; в) электролиз невозможен.

4. При электролизе раствора хлорида алюминия алюминий выделяется на:

а) катоде; б) аноде; в) остается в растворе.

5. Электролиз раствора бромида бария протекает по следующей схеме:

а) BaBr₂ + H₂O Br₂ + Н₂ + Ba(OH)₂;

б) BaBr₂ + H₂O Br₂ + Ba + H₂O;

в) BaBr₂ + H₂O Br₂ + О₂ + Ba(OH)₂.

Вариант 4

1. При электролизе раствора гидроксида бария на аноде выделяется:

а) водород; б) кислород; в) барий.

2. При электролизе раствора йодида калия в растворе образуется:

а) йодоводородная кислота;

б) вода; в) гидроксид калия.

3. При электролизе расплава хлорида свинца(II) на катоде выделяется:

а) свинец; б) хлор; в) электролиз невозможен.

4. При электролизе раствора нитрата серебра на катоде выделяется:

а) серебро; б) водород; в) кислород.

5. Электролиз раствора сульфида натрия протекает по следующей схеме:

а) Na₂S + H₂O S + Н₂ + NaOH;

б) Na₂S + H₂O Н₂ + O₂ + Na₂S;

в) Na₂S + H₂O Н₂ + Na₂S + NaOH.

Применение электролиза в народном хозяйстве

1. Для защиты металлических изделий от коррозии на их поверхность наносят тончайший слой другого металла: хрома, серебра, золота, никеля и т.д. Иногда, чтобы не расходовать дорогие металлы, производят многослойное покрытие. Например, внешние детали автомобиля сначала покрывают тонким слоем меди, на медь наносят тонкий слой никеля, а на него – слой хрома.

При нанесении покрытий на металл электролизом они получаются ровными по толщине, прочными. Таким способом можно покрывать изделия любой формы. Эту отрасль прикладной электрохимии называют гальваностегией.

2. Кроме защиты от коррозии гальванические покрытия придают красивый декоративный вид изделиям.

3. Другая отрасль электрохимии, близкая по принципу к гальваностегии, названа гальванопластикой. Это процесс получения точных копий различных предметов. Для этого предмет покрывают воском и получают матрицу. Все углубления копируемого предмета на матрице будут выпуклостями. Поверхность восковой матрицы покрывают тонким слоем графита, делая ее проводящей электрический ток.

Полученный графитовый электрод опускают в ванну с раствором сульфата меди. Анодом служит медь. При электролизе медный анод растворяется, а на графитовом катоде осаждается медь. Таким образом получается точная медная копия.

С помощью гальванопластики изготавливают клише для печати, грампластинки, металлизируют различные предметы. Гальванопластика открыта русским ученым Б.С.Якоби (1838).

Изготовление штампов для грампластинок включает нанесение тончайшего серебряного покрытия на пластмассовую пластинку, чтобы она стала электропроводной. Затем на пластинку наносят электролитическое никелевое покрытие.

Чем следует сделать пластинку в электролитической ванне – анодом или катодом?

(О т в е т. Катодом.)

4. Электролиз используют для получения многих металлов: щелочных, щелочно-земельных, алюминия, лантаноидов и др.

5. Для очистки некоторых металлов от примесей металл с примесями подключают к аноду. Металл растворяется в процессе электролиза и выделяется на металлическом катоде, а примесь остается в растворе.

6. Электролиз находит широкое применение для получения сложных веществ (щелочей, кислородсодержащих кислот), галогенов.

Схема электролиза воды

Цели урока. Провести электролиз воды, показать гальваностегию на практике, закрепить знания, полученные на первом уроке.

Оборудование. На столах учащихся: плоская батарейка, два провода с клеммами, два графитовых электрода, химический стакан, пробирки, штатив с двумя лапками, 3%-й раствор сульфата натрия, спиртовка, спички, лучина.

На столе учителя: то же + раствор медного купороса, латунный ключ, медная трубка (кусок меди).

1. Прикрепить провода клеммами к электродам.

2. Электроды поставить в стакан, чтобы они не соприкасались.

3. Налить в стакан раствор электролита (сульфата натрия).

4. В пробирки налить воды и, опустив их в стакан с электролитом кверху дном, надеть их на графитовые электроды поочередно, закрепив верхний край пробирки в лапке штатива.

5. После того как прибор будет смонтирован, концы проводов прикрепить к батарейке.

6. Наблюдать выделение пузырьков газов: на аноде их выделяется меньше, чем на катоде. После того как в одной пробирке почти вся вода вытеснится выделяющимся газом, а в другой – наполовину, отсоединить провода от батарейки.

7. Зажечь спиртовку, осторожно снять пробирку, где вода почти полностью вытеснилась, и поднести к спиртовке – раздастся характерный хлопок газа.

8. Зажечь лучину. Снять вторую пробирку, проверить тлеющей лучиной газ.

Задания для учащихся

1. Зарисовать прибор.

2. Написать уравнение электролиза воды и пояснить, почему надо было проводить электролиз в растворе сульфата натрия.

3. Написать уравнения реакций, отражающие выделение газов на электродах.

Учительский демонстрационный эксперимент
(могут выполнять лучшие ученики класса
при наличии соответствующего оборудования)

1. Подсоединить клеммы проводов к медной трубке и латунному ключу.

2. Опустить трубку и ключ в стакан с раствором сульфата меди(II).

3. Подсоединить вторые концы проводов к батарейке: «минус» батарейки к медной трубке, «плюс» к ключу!

4. Наблюдать выделение меди на поверхности ключа.

5. После выполнения эксперимента вначале отсоединить клеммы от батарейки, затем вынуть ключ из раствора.

6. Разобрать схему электролиза с растворимым электродом:

CuSО₄ = Сu 2+ +

анод (+): Сu 0 – 2e = Cu 2+ ,

катод (–): Cu 2+ + 2e = Сu 0 .

Суммарное уравнение электролиза с растворимым анодом написать нельзя.

Электролиз проводился в растворе сульфата меди(II), поскольку:

а) нужен раствор электролита, чтобы протекал электрический ток, т.к. вода является слабым электролитом;

б) не будут выделяться какие-либо побочные продукты реакций, а только медь на катоде.

Ученик 9-го класса проводит
практическую работу
«Электролиз воды»

7. Для закрепления пройденного написать схему электролиза хлорида цинка с угольными электродами:

катод (–): Zn 2+ + 2e = Zn 0 ,

Суммарное уравнение реакции в данном случае написать нельзя, т.к. неизвестно, какая часть общего количества электричества идет на восстановление воды, а какая – на восстановление ионов цинка.

Схема демонстрационного эксперимента

1. Написать уравнение электролиза раствора, содержащего смесь нитрата меди(II) и нитрата серебра, с инертными электродами.

2. Написать уравнение электролиза раствора гидроксида натрия.

3. Чтобы очистить медную монету, ее надо подвесить на медной проволоке, присоединенной к отрицательному полюсу батареи, и опустить в 2,5%-й раствор NаОН, куда следует погрузить также графитовый электрод, присоединенный к положительному полюсу батареи. Объясните, каким образом монета становится чистой. (Ответ. На катоде идет восстановление ионов водорода:

Водород вступает в реакцию с оксидом меди, находящимся на поверхности монеты:

Этот способ лучше, чем чистка порошком, т.к. не стирается монета.)

Электролиз 282 г 40 % раствора нитрата меди (II) остановили после того, когда, масса раствора уменьшилась на 32 г. К образовавшемуся

Ваш ответ

решение вопроса

Похожие вопросы

• Все категории
• экономические 43,296
• гуманитарные 33,622
• юридические 17,900
• школьный раздел 607,211
• разное 16,830

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Электролиз

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

Электролизом называется окислительно-восстанови-тельный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Химические реакции протекают на электродах за счет электрической энергии. При электролизе катод является восстановителем, так как он отдает электроны, а анод — окислителем, так как он принимает электроны от анионов.

Например, если в раствор хлорида меди опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы меди будут двигаться к катоду, а ионы хлора — к аноду. На катоде происходит процесс восстановления: Cu2f + 2ё « Си, а на аноде — окисления: 2СГ — 2ё- С12. В итоге на катоде будет выделяться медь, а на аноде — хлор. Восстановительное и окислительное действие электрического тока во много раз сильнее химических восстановителей и окислителей.

Ни один химический окислитель не может отнять у иона фтора его электрон. Окислить ион фтора удалось лишь при электролизе расплава смеси безводного жидкого фтороводорода с фторидом калия. На угольном аноде выделяется фтор: 2F» — 2ё = F2, а на никелевом катоде — водород: 2Н+ + 2ё = Н2. Различают электролиз расплавов и растворов электролитов. Процессы в расплавленных электролитах — наи- более простой случай электролиза.

Так, в расплаве хлорида натрия содержатся ионы Na+ и С Г. При пропускании через него электрического тока ионы Na+ у катода присоединяют электроны и восстанавливаются до атомов натрия, ионы хлора СГу анода отдают электроны и окисляются до атомов хлора, которые затем образуют молекулы. Пример 1 Схема электролиза расплава NaCl расплав 2 процесс восстановления 1 процесс окисления электролиз 2NaCl -Г 2Na + CLf. Пример 2 Схема электролиза расплава СаВг2 1 процесс восстановления 1 процесс окисления электролиз СаВг2 Са + Вг2. Пример 3

Схема электролиза расплава КОН КОН К+ + ОН». расплав 4 процесс восстановления 1 процесс окисления электролиз — ионное уравнение электролиз — молекулярное урав- нение Если электролизу подвергается расплав, который содержит несколько различных катионов, то в этом случае последовательность восстановления определяется электродным потенциалом металла в данных условиях. В первую очередь восстанавливаются катионы металлов, обладающие большим значением электродного потенциала.

Более сложные процессы протекают при электролизе водных растворов электролитов, поскольку в этих процессах принимает участие вода. Рассмотрим электролиз концентрированного раствора хлорида натрия. В этом случае в растворе, кроме гидратированных ионов натрия и хлора, присутствуют молекулы воды и продукты ее диссоциации, которые участвуют в электродных реакциях. При прохождении тока через раствор к катоду будут двигаться катионы натрия и водород, а к аноду — хлорид и гидроксид-ионы. По этой причине реакции, протекающие на электродах, будут существенно отличаться от реакций, идущих в расплаве соли.

Возможно вам будут полезны данные страницы:

На катоде, вместо ионов натрия, будут восстанавливаться молекулы воды и ионы водорода, поскольку они обладают большей окислительной способностью с ионами натрия. На аноде происходит окисление хлорид-ионов (обладающих большей восстановительной способностью по сравнению с гидроксид-ионами). Пример 4 Схема электролиза раствора NaCl , расплав 1 процесс восстановления 1 процесс окисления электролиз электролиз 2NaCl + 2Н20 — Н2| + С12| + 2NaOH — молекулярное уравнение.

Последовательность, в которой происходит разряд ионов на катоде из растворов солей, определяется рядом стандартных электродных потенциалов, в котором металлы располагаются в ряд по нарастанию алгебраической величины их нормальных электродных потенциалов. Поясним, как образуется ряд стандартных электродных потенциалов. Погружение металла в раствор одноименной соли приводит к процессам перехода ионов металла с поверхности металла в раствор — растворение металла, или из раствора в металл — осаждение металла.

Вследствие этих процессов поверхность металла (электрода) приобретает положительный или отрицательный заряд, причем его величина и знак будут определяться природой металла, концентрацией соли в растворе и температурой. Гидратированные катионы и анионы, находящиеся в растворе, притягиваются заряженными поверхностями металлов, в результате чего на поверхности раздела металл-раствор образуется два слоя с противоположными зарядами — так называемый двойной электрический слой.

Разность потенциалов этого слоя носит название электродного потенциала. Непосредственно измерить величину потенциала отдельного электрода не представляется возможным. Поэтому электродные потенциалы измеряют путем сопоставления с потенциалом принятого для сравнения электрода. В качестве последнего обычно применяют стандартный водородный электрод, величину потенциала которого условно принимают за ноль. Этот электрод состоит из платиновой пластинки, покрытой платиновой чернью (электролитически осажденной платиной), которая погружена в 1 М раствор серной кислоты и омывается струей газообразного водорода под давлением 1 атм.

Если теперь пластинку любого металла, погруженную в раствор его соли, содержащий 1 моль ионов металла в 1000 г воды, соединить с водородным электродом с помощью так называемого «электролитического ключа», то получится гальванический элемент, электродвижущую силу которого (ЭДС) легко измерить. Эта ЭДС, измеренная при 25 °С, называется стандартным электродным Ряд стандартных электродных потенциалов металлов потенциалом данного металла.

Располагая металлы в порядке возрастания алгебраической величины их стандартных электродных потенциалов, получают ряд стандартных электродных потенциалов металлов.- Чем левее металл в ряду стандартных потенциалов, тем труднее его ион разряжается при электролизе. При этом возможны три случая: (TJ Катионы металлов, имеющих стандартный потенциал больший, чем у водорода (от Си2+ до Аи3+), прн электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.

(Т) Катионы металлов, имеющих малую величину стандартного электродного потенциала (от Li+ до А13+ включительно), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды. [з] Катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал меньший, чем у водорода, но больший, чем у алюминия (от А13+ до Н2), при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды. Если же водный раствор содержит катионы различных металлов, то при электролизе выделение их на катоде протекает в порядке уменьшения алгебраической величины стандартного электродного потенциала соответствующего металла.

Так, из смеси катионов Ag+, Cu2+, Zn2+ сначала будут восстанавливаться катионы серебра, затем катионы меди и последними — катионы цинка. Характер реакций, протекающих на аноде, зависит как от присутствия молекул воды, так и от вещества, из которого сделан анод. Аноды бывают нерастворимые и растворимые. Первые изготавливаются из угля, графита, платины (в процессе электролиза они не переходят в раствор в виде ионов); вторые — из меди, серебра, цинка, кадмия, никеля и др. металлов (в процессе электролиза переходят в раствор в виде ионов, т. е. разрушаются).

На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды. При этом анионы бескислородных кислот и их солей (СГ, Br», I», S2″) окисляются у анода. При электролизе водных растворов щелочей кислоро-досодержащих кислот и их солей (S042

), а также фторидов на аноде происходит электрохимическое окисление воды с выделением кислорода. Рассмотрим возможные случаи электролиза раствора солей на угольных электродах (электроды не участвуют в окислительно-восстановительных реакциях). Электролиз раствора соли, образованной активным металлом, стоящим в ряду напряжений до алюминия и кислотным остатком кислородосодержащей кислоты сводится к электролизу воды.

Пример 5 Схема электролиза водного раствора MgS04 MgS04 т± Mg2+ + SO2″, раствор электролиз Учитывая, что 4Н+ + 40Н» — 4Н20, электролиз 2Н20 — 2H2t+02|. Электролиз раствора соли, образованной малоактивным металлом, стоящим в ряду напряжений после водорода, и кислотным остатком кислородосодержащей кислоты. В данном случае при электролизе получается металл, кислород, а в катодно-анодном пространстве образуется соответствующая кислота. Пример 6 Схема электролиза водного раствора CuS04 CuS04 Cu2+ + SO2″, процесс восстановления 1 процесс окисления K(-): Cu2+ + 2ё Си0 электролиз электролиз 2CuS04 + 2Н20 — 2Cu + 021 + 2H2S04.

Электролиз раствора соли, образованной активным металлом (до А1) и кислотным остатком галогено-водородной кислоты. При электролизе получается водород, галоген, в катодно-анодном пространстве — щелочь. Пример 7 Схема электролиза водного раствора СаС12 СаС12 Са2+ + 2СГ, раствор НОН Н+ + ОН

. 1 процесс восстановления 1 процесс окисления электролиз , электролиз Электролиз раствора соли, образованный малоактивным металлом и кислотным остатком галоге-новодородной кислоты.

При электролизе получается металл и галоген. Пример 8 Схема электролиза водного раствора , раствор 1 процесс восстановления А(+): 2С1 — 2ё С12 1 процесс окисления лектролиз электролиз Если соль образована металлом, стоящим в ряду напряжения от алюминия до водорода и в процессе восстановления принимает участие вода, то процесс электролиза идет в зависимости от концентрации раствора соли. Чем менее концентрированный раствор, тем менее интенсивно восстанавливается металл. P^J Пример 9 Схема электролиза водного раствора Ni(N03)2 раствор 1 процесс окисления электролиз ‘2 2 1 1 ‘ электролиз P^l Пример 10 I

Схема элек электролиза водного раствора NaOH NaOH Na+ 4- ОН», раствор НОН Н+ 4- ОН». > 1 процесс восстановления / электролиз электролиз 2Н20 -V 2H?t + 0„t • 2 процесс восстановления 1 процесс окисления Пример 11 Схема электролиза водного раствора HgSC^ H2S04 2Н* + so;-, раствор НОН Н+ + ОН». nsr 2 процесс восстановления 1 процесс окисления электролиз электролиз 2На0 — 2H2t+02t-Растворимый анод при электролизе сам подвергается окислению (растворению), т. е. посылает электроны во внешнюю цепь.

Так, при электролизе раствора сульфата никеля с никелевым анодом процесс сводится к выделению никеля на катоде и постепенному растворению анода. Количество сульфата никеля в растворе остается неизменным. Пример 12 Схема электролиза водного раствора NiS04 с растворимым анодом раствор Количественно процесс электролиза описывается законами Фарадея: |Т) Количество вещества, восстановленного на катоде или окисленного на аноде, пропорционально количеству прошедшего через раствор или расплав электричества: m-kM^Q, где т — масса окисленного или восстановленного вещества; его молярная масса эквивалента;.

Q — количество электричества, прошедшего через электролит; к — коэффициент пропорциональности. [2] Количество окисляющихся или восстанавливающихся на электродах веществ при пропускании одного и того же количества электричества пропорциональны их молярным массам эквивалентов. Оба закона Фарадея можно выразить общей формулой: где F — число Фарадея. Учитывая, что количество электричества Q равно произведению силы тока J в амперах на время т в секундах, формулу можно написать так:

Величина Е называется электрохимическим эквивалентом вещества и характеризует собой массу вещества, которое восстанавливается на катоде или окисляется на аноде при прохождении через электролит одного кулона электричества. Молярная масса эквивалента связана с электрохимическим эквивалентом отношением: — EF.

Пример 13 Вычислите объем кислорода, выделившегося на угольном аноде при пропускании через разбавленный раствор серной кислоты тока силой 5 А в течение часа.

Дано: Найти: У(02) Решение: 1) Уравнение электролиза: электролиз 2) Находим количество электричества: ? = /• г; Q = 5 • 3600 = 18 ООО Кл. 3) Определим массу кислорода, выделившегося на аноде: 4) Найдем, какой объем при н. у. займет 1,492 г кислорода. Для этого сначала найдем количество вещества: 1,492 Y(Oz) — 32 — 0,047 моль. Откуда V(02) = 0,047 • 22,4 = 1,044 л. Ответ: V(02) = 1,044 л. Пример 14 Рассчитайте время, необходимое для полного выделения хлора, содержащегося в 2 л 0,5 Н раствора хлорида калия при электролизе этого раствора током силой 5 А. Дано: V(C\2) — 2 л СН(КС1) = 0,5 1=5 А

Найти: Решение: Определяем, что в 2 л 0,5 Н раствора хлорида калия содержится: 2 • 0,5 e 1 моль • экв. соли, для разложения которой требуется 96 500 Кл. Исходя из этого: Q 96 500 т = —, т = ——— = 321,8 мин = 5,3 ч. • I 5 • 1 Ответ: т= 5,3 час. Пример 15 Между какими из следующих попарно взятых веществ, формулы которых даны ниже (электролит берется в виде водного раствора), будет протекать реакция замещения: а) А1 + Cu(N03)2; б) Zn + MgS04.

Напишите уравнения реакции в ионной форме. Решение: В рассматриваемых реакциях замещения свободный металл будет вытеснять металл из соли в раствор в том случае, если он обладает большей восстановительной способностью по сравнению с металлом, образующим соль. Сравнивая пары металлов— А1 и Си; Zn и Mg, мы видим из их положения в электрохимическом ряду напряжений, что реакция замещения возможна только в первом случае и она отразится следующим уравнением: 2А1° + 3Cu2f — 3Cu° + 2AI8*. Применение электролиза расплавов и растворов огромно.

Такие ценные металлы, как алюминий, натрий, цинк, олово, свинец, кадмий, серебро, золото, получают исключительно путем электролиза. В производстве никеля, магния, меди, белой жести электрохимическая продукция составляет 80-90 %. Хлор и его кислородные соединения в промышленности получают также электрохимически. Все шире развиваются электрохимические методы получения органических соединений. Электролиз начинают применять для обессоливания воды, для укрепления грунтов за счет удаления воды (электроосмос).

Его развитие тесно связано с проблемой получения чистых и особо чистых материалов. Ни одна отрасль машиностроения не может обойтись без электрохимических методов обработки поверхности металлических изделий. Электрохимическим методом наносят металлические покрытия, которые предохраняют металл от ржавчины. Электролиз используют для получения точных копий с различных предметов — гальванопластика. Предмет, с которого хотят получить копию, покрывают воском и получают матрицу.

тонким слоем графита, делая ее проводящей электрический ток. Графитовый катод опускают в ванну с раствором сульфата меди, анодом служит медь. При электролизе медный анод растворяется, а на катоде осаждается медь. С помощью гальванопластики изготавливаются клише для печати матрицы грампластинок, металлизируют различные предметы. Электролиз используют для очистки металлов от примесей. Рафинирование (очистка) меди основано на анодном растворении металла.

В больших ваннах подвешивают ряд пластин из черновой меди, а между ними — тонкие пластинки чистой меди, заливают электролит и пропускают ток. Анод — черновая медь — растворяется, а на пластинках из чистой меди, которые служат катодом, нарастает слой очищенной меди. Электролитическая медь содержит 99,97 % чистой меди. Вопросы и задачи для самостоятельного решения 1. Укажите отличие проводников первого рода от проводников второго рода.

2. Укажите, от каких факторов зависит последователь- ность расположения металлов по величинам их электродных потенциалов. 3. Объясните, почему электродные потенциалы металлов имеют положительный или отрицательный знак. 4 Объясните, почему последовательность изменения активности металлов в ряду стандартных электродных потенциалов не совпадает с последовательностью изменения активности металлов в группах и периодах периодической системы.

5. Цинковые пластинки опущены в растворы нитратов калия, кальция, никеля и свинца. В каких случаях будут протекать химические реакции? Напишите соответствующие уравнения процессов в молекулярной и ионно-молекулярной формах. 6. Какая масса технического цинка, содержащего 2 % примесей, требуется для вытеснения из раствора нитрата меди (II) 6,35 г меди? Ответ: 6,67 г. 7. Какие процессы, протекающие на электродах, объединяются общим названием * электролиз*?

8. Чем вызвана необходимость пространственного разделения процессов, протекающих на электродах? 9. Объясните, чем определяется последовательность восстановления катионов на катоде при электролизе растворов электролитов? 10. Какие факторы предопределяют выбор материала для электродов при проведении процесса электролиза? 11. Какими показателями оценивается эффективность процессов электролиза?

12. При получении каких веществ в народном хозяйстве используется электролиз? 13. Составьте схемы электролиза водного раствора нитрата цинка, если: а) анод угольный; б) анод цинковый. 14. Какие химические процессы происходят у катода и у анода при электролизе раствора иодида натрия. 15. Чем отличается электролиз расплава едкого натра «От электролиза его раствора? Какие вещества и в каком количестве выделяются при электролизе раствора едкого натра, если через раствор пропускают ток силой 10 А в течение 10 ч 44 мин? Ответ: 44,8 л Н2 и 22,4 л 02 (н. у.).

16. Какое количество продуктов будет получено при электролизе расплава едкого натра током силой 0,6 А в течение Зч? Ответ: 1,54 г Na; 0,38 л 02 (н. у.). 17. Будет ли меняться в ходе электролиза водного раствора гидроксида калия: масса гидроксида калия в растворе; концентрация раствора? Почему? 18. Какое количество электричества необходимо пропустить через раствор поваренной соли для получения 1 г едкого натра? Ответ: 2412,5 Кл. 19. С каким полюсом батареи — положительным или отрицательным — должна быть соединена металлическая деталь при ее хромировании?

20. Определите объем водорода, выделившегося на катоде (н. у.) при электролизе водного раствора серной кислоты, если известно, что при этом вступило в реакцию 1,505′ 1024 электронов. Ответ: 28 л. 21. При прохождении через раствор соли трехвалентного металла тока силой ЗА в течение 15 мин на катоде выделилось 1,071 г металла. Определите атомную массу металла. Ответ: 114,9. 22.

При электролизе раствора нитрата хрома (III) током силой 1 А масса хромового катода возросла на 10 г. Какое количество электричества было пропущено через раствор и в течение какого времени? Ответ: 55700 Кл; 15 ч 28 мин. 23. Через раствор нитрата никеля (II) в течение 2 ч 27 мин пропускали ток силой 3,5 А. Определите, на сколько граммов за это время уменьшилась масса никелевого анода. Ответ: 9,4 г. 24. При электролизе током силой 2 А в течение 40 мин на катоде выделилось 4,542 г некоторого металла. Определите молярную массу эквивалента этого металла. Ответ: 91,3 г.

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.