29. Электролиз расплавов и растворов
Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей, кислот)
1 .Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора.
ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА
А) KCl 1) 2H 2 O – 4e → O 2 + 4H +
В ) CuSO 4 3) 2Cl — -2e → Cl 2 0
Г ) AgNO 3 4) 2Br — — 2e → Br 2 0
2. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора.
ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТ, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ НА АНОДЕ
А) RbSO 4 1) метан
Б) CH 3 COOK 2) сернистый газ
В) BaBr 2 3) кислород
Г) CuSO 4 4) водород
6) этан и углекислый газ
3. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора.
ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ КАТОДНОГО ПРОЦЕССА
Б ) CuCl 2 2) 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH —
В ) SbCl 3 3) Cu 2+ + 2e → Cu 0
Г ) Cu(NO 3 ) 2 4) Cu 2+ + 1e → Cu +
4. Установите соответствие между названием вещества и способом его получения.
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ
А) литий 1) раствора LiF
Б) фтор 2) расплава LiF
В) серебро 3) раствора MgCl 2
Г) магний 4) раствора AgNO 3
5) расплава Ag 2 O
6) расплава MgCl 2
5. Установите соответствие между названием вещества и продуктами электролиза его водного раствора
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) бромид калия 1) водород, бром, гидроксид калия
Б) сульфат меди ( II) 2) натрий, углекислый газ
В) бромид меди ( II) 3) медь, оксид серы ( IV)
4) медь, кислород, серная кислота
6. Установите соответствие между названием вещества и основными газообразными продуктами электролиза его водного раствора.
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ГАЗООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) хлорид кальция 1) кислород, водород
Б) нитрат кальция 2) водород, хлор
В) фторид серебра 3) оксид азота ( IV)
Г) нитрат серебра 4) кислород
7. Установите соответствие между названиями вещества и электролитическим способом его получения.
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ЭЛЕКТ РОЛИЗ
А) хлор 1) водного раствора хлорида меди
Б) этан 2) водного раствора бромида натрия
В) натрий 3) водного раствора ацетата калия
Г) бром 4) расплава фторида натрия
5) водного раствора перхлората калия
6) водного раствора этановой кислоты
8. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) натрий 1) водного раствора солей
Б) алюминий 2) водного раствора гидроксида
В) серебро 3) расплава поваренной соли
Г) медь 4) расплавленного оксида
5) раствора оксида в расплавленном криолите
9. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) AlCl 3 1) металл, галоген
Б) RbOH 2) гидроксид металла, хлор, водород
В) Hg(NO 3 ) 2 3) металл, кислород
Г) AuCl 3 4) металл, кислота, кислород
5) водород, кислород
6) водород, галоген
10. Установите соответствие между формулой соли и реакцией ее водного раствора
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) Na2S Б) Na3PO4 В) CuBr2 Г) AlBr3 1) металл, Br2 2) металл, O2 3) H2, S 4) H2, O2 5) H2, Br2
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА | ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА |
| А) $Na_2S$ Б) $Na_3PO_4$ В) $CuBr_2$ Г) $AlBr_3$ | 1) металл, $Br_2$ 2) металл, $O_2$ 3) $H_2$, S 4) $H_2$, $O_2$ 5) $H_2$, $Br_2$ |
Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.
А) $Na_2S$ — сульфид натрия, соль активного металла и бескислородной кислоты, при электролизе раствора образуется водород и сера.
Б) $Na_3PO_4$ — фосфат натрия, соль активного металла и кислородсодержащей кислоты, при электролизе раствора образуется водород и кислород.
В) $CuBr_2$ — бромид меди(II), соль неактивного металла и бескислородной кислоты, при электролизе раствора образуется медь и бром.
Г) $AlBr_3$ — бромид алюминия, соль металла средней активности и бескислородной кислоты, при электролизе раствора образуется водород и бром.
Электролиз
Электролиз (греч. elektron — янтарь + lysis — разложение) — химическая реакция, происходящая при прохождении постоянного тока через электролит. Это разложение веществ на их составные части под действием электрического тока.
Процесс электролиза заключается в перемещении катионов (положительно заряженных ионов) к катоду (заряжен отрицательно), и отрицательно заряженных ионов (анионов) к аноду (заряжен положительно).
Итак, анионы и катионы устремляются соответственно к аноду и катоду. Здесь и происходит химическая реакция. Чтобы успешно решать задания по этой теме и писать реакции, необходимо разделять процессы на катоде и аноде. Именно так и будет построена эта статья.
Катод
К катоду притягиваются катионы — положительно заряженные ионы: Na + , K + , Cu 2+ , Fe 3+ , Ag + и т.д.
Чтобы установить, какая реакция идет на катоде, прежде всего, нужно определиться с активностью металла: его положением в электрохимическом ряду напряжений металлов.
Если на катоде появился активный металл (Li, Na, K) то вместо него восстанавливаются молекулы воды, из которых выделяется водород. Если металл средней активности (Cr, Fe, Cd) — на катоде выделяется и водород, и сам металл. Малоактивные металлы выделяются на катоде в чистом виде (Cu, Ag).
Замечу, что границей между металлами активными и средней активности в ряду напряжений считается алюминий. При электролизе на катоде металлы до алюминия (включительно!) не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды — выделяется водород.
В случае, если на катод поступают ионы водорода — H + (например при электролизе кислот HCl, H2SO4) восстанавливается водород из молекул кислоты: 2H + — 2e = H2
К аноду притягиваются анионы — отрицательно заряженные ионы: SO4 2- , PO4 3- , Cl — , Br — , I — , F — , S 2- , CH3COO — .
При электролизе кислородсодержащих анионов: SO4 2- , PO4 3- — на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды, из которых выделяется кислород.
Бескислородные анионы окисляются и выделяют соответствующие галогены. Сульфид-ион при оксилении окислении серу. Исключением является фтор — если он попадает анод, то разряжается молекула воды и выделяется кислород. Фтор — самый электроотрицательный элемент, поэтому и является исключением.
Анионы органических кислот окисляются особым образом: радикал, примыкающий к карбоксильной группе, удваивается, а сама карбоксильная группа (COO) превращается в углекислый газ — CO2.
Примеры решения
В процессе тренировки вам могут попадаться металлы, которые пропущены в ряду активности. На этапе обучения вы можете пользоваться расширенным рядом активности металлов.
Теперь вы точно будете знать, что выделяется на катоде 😉
Итак, потренируемся. Выясним, что образуется на катоде и аноде при электролизе растворов AgCl, Cu(NO3)2, AlBr3, NaF, FeI2, CH3COOLi.
Иногда в заданиях требуется записать реакцию электролиза. Сообщаю: если вы понимаете, что образуется на катоде, а что на аноде, то написать реакцию не составляет никакого труда. Возьмем, например, электролиз NaCl и запишем реакцию:
NaCl + H2O → H2 + Cl2 + NaOH (обычно в продуктах оставляют именно запись «NaOH», не подвергая его дальнейшему электролизу)
Натрий — активный металл, поэтому на катоде выделяется водород. Анион не содержит кислорода, выделяется галоген — хлор. Мы пишем уравнение, так что не можем заставить натрий испариться бесследно 🙂 Натрий вступает в реакцию с водой, образуется NaOH.
Запишем реакцию электролиза для CuSO4:
Медь относится к малоактивным металлам, поэтому сама в чистом виде выделяется на катоде. Анион кислородсодержащий, поэтому в реакции выделяется кислород. Сульфат-ион никуда не исчезает, он соединяется с водородом воды и превращается в серую кислоту.
Электролиз расплавов
Все, что мы обсуждали до этого момента, касалось электролиза растворов, где растворителем является вода.
Перед промышленной химией стоит важная задача — получить металлы (вещества) в чистом виде. Малоактивные металлы (Ag, Cu) можно легко получать методом электролиза растворов.
Но как быть с активными металлами: Na, K, Li? Ведь при электролизе их растворов они не выделяются на катоде в чистом виде, вместо них восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород. Тут нам как раз пригодятся расплавы, которые не содержат воды.
В безводных расплавах реакции записываются еще проще: вещества распадаются на составные части:
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
http://ege-today.ru/ege/himiya/3510/
http://studarium.ru/article/157