Презентация на тему: "Презентация по химии на тему "Электролиз"(11 класс)"

Урок химии в
11 классе.


Учитель химии высшей категории Старожиловской средней школы
Рязанской области Исаева С.Н.

Электролиз
Цель: изучить сущность процесса электролиза
Задачи:
ввести понятия «хаос» и «порядок»
раскрыть принцип работы электролизёра
суть катодных и анодных процессов
примеры электролиза
применение электролиза

Эпиграф:
«Открытия в области электрохимии представляют собой одно из самых больших революций в химии и открывают эру новых открытий»
(Английский электрохимик Джон Фредерик Даниэль).

Электролиз.

Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита.
Электролиты: соли, щёлочи, кислоты.

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ВАННА.

Катод (-)
Анод (+)
Восстановление
Окисление
Электроды

Электролиз раствора CuCl2
Раствор CuCl2
(–) Катод ← Cu2+ ; H2O
(+) Анод ← Cl– ; H2O

(–) Катод: Cu2+ + 2ē → Cu0
(+) Анод: 2Cl– – 2ē → Cl2↑

H2O+CuCl2 → Cu +Cl2↑+ H2O

-
J
-
J
к
+
н
н
0
к
+
н
н
0

-
J
-
J
к
+
н
н
0
к
+
н
н
0

2Н2О + 2КI → Н2+2КОН + I2


Электролиз раствора КI
Раствор KI

(–) Катод ← K+ ; H2O
(+) Анод ← I- ; H2O

(–) Катод: 2H2O + 2ē →H2↑+ 2OH-
(+) Анод: 2I- -2ē → I2

Процессы на катоде
Катионы активных металлов:
Li+, Cs+, Rb+, K+, Ba2+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+, NH4+
Металлы не восстанавливаются, а восстанавливаются молекулы H2O:
2H2O + 2ē → H2↑ + 2OH–

Процессы на катоде
Катионы малоактивных металлов:
Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt2+, Au3+
Восстанавливаются только катионы металлов:
Men+ + nē → Meo

Процессы на катоде
Катионы металлов средней активности
Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+
Катионы металлов восстанавливаются совместно с молекулами воды:
Men++ nē → Meo
2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH–

Процессы на катоде
Катионы водорода H+
Ионы H+ восстанавливаются только при электролизе растворов кислот:
2H++ 2ē → H2↑

Cu
2+
Cu
2+
SO4
2-
SO4
2-
н
н
0
н
н
0
н
н
0
н
0
н
Cu
2+
SO4
2-
SO4
2-
Cu
2+

Cu
2+
Cu
2+
SO4
2-
н
0
н
н
0
н
н
0
н
н
SO4
2-
Cu
2+
SO4
2-
SO4
2-
0
н
Cu
2+

Электролиз раствора CuSO4
Раствор CuSO4

(–) Катод ← Cu2+ ; H2O
(+) Анод ← SO42- ; H2O

(–) Катод: Cu2+ + 2ē → Cu0
(+) Анод: 2H2O - 4ē → O2↑+ 4H+

2H2O+2CuSO4 → 2Си +О2↑+ 2Н2SО4

Процессы на аноде
1) Анионы бескислородных кислот:
I–, Br–, S2–, Cl– (кроме F-)
Окисляются кислотные остатки
Am– – mē → Ao
2) Анионы OH–
Окисляются только при электролизе растворов щёлочей
4OH– – 4ē → O2↑+ 2H2O

Процессы на аноде
3) Анионы кислородсодержащих кислот:
SO42–, NO3–, CO32–, PO43–
Окисляются молекулы воды:
2H2O – 4ē → O2↑+ 4H+
4) Анионы F–
Окисляются только молекулы воды
2H2O – 4ē → O2↑ + 4H+

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком
Майклом Фарадеем
в 1833 году.
(1791-1867)

Законы электролиза.
Законы Фарадея.
Масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе, пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит:
где , m–масса веществ продуктов электролиза, гр.
Э – эквивалентная масса вещества, гр.
I – сила тока, А.
F – постоянная Фарадея = 96500 Кл.
t – время электролиза, сек.

Применение электролиза

Основная химическая промышленность
1) Получение галогенов, водорода.
2) Получение щелочей.
3) Электросинтез органических веществ - Получают сложные фторорганические соединения, тетраалкильные производные свинца, например себациновую ( декандиновую) кислоту и др.

Металлургия
1)Получение щелочей. (из расплавов)
2)Получение наиболее активных металлов. (из расплавов)
3)Получение малоактивных металлов. (из растворов)
4)Рафинирование (очистка) металлов – очищают Cu, Ni, Pb и др.

Гальванотехника
Область прикладной химии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Она включает гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия
Это процесс получения на поверхности изделий прочно сцеплённых с ней тонких металлических покрытий. Это позволяет покрыть изделие слоем (плёнкой) благородного металла, защитить его от коррозии, повысить стойкость на износ, произвести декоративную отделку.

Покрытие предметов слоем благородного металла

это процесс получения легко отделяющихся, относительно толстых, точных копий с различных предметов.
ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА

В 1837 г. русский ученый Б.С. Якоби открыл способ получения абсолютно точных рельефных копий предмета. Для этого с предмета делают слепок из пластичного материала (гипс, воск) и помещают его в электролитическую ванну в качестве катода. При пропускании через ванну электрического тока слепок покрывается слоем металла. Затем слепок отделяют от полученной копии и используют снова. Гальванопластика позволяет быстро изготавливать металлические копии и воспроизводить их в любом количестве. Так изготавливают медали, монеты, произведения искусства.

Изготовление медалей, монет.

В 1845 г. в Санкт – Петербурге было организовано предприятие герцога Лихтенбергского, на котором таким способом изготавливали барельефы для Исаакиевского и Петропавловского соборов, Эрмитажа, Зимнего дворца, Большого театра. Позолота прекрасно сохранилась до наших дней.

Произведения искусства:
Барельефы для: Исаакиевского собора

Петропавловского собора

Зимнего дворца

Большого театра

Методом гальванопластики изготавливают медные клише для типографии, позволяющие сделать до 40 тыс. оттисков, и медные хромированные клише – до 1,5 млн. оттисков. Открытие гальванопластики позволило изготавливать пресс – формы из пластмассы, резины, металла, заменяя трудоёмкие работы высококвалифицированных токарей и граверов.

Медные клише для типографии

Тест по теме «Электролиз»

Тест «Электролиз»
1). НА КАТОДЕ ОБЫЧНО ПРОТЕКАЮТ ПРОЦЕССЫ
2). ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА CaCl2 СРЕДА У КАТОДА
3). РАСТВОР СОЛИ, ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРА КОТОРОЙ ПРИВОДИТ К ОКИСЛЕНИЮ АНИОНА
4). ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА AgNO3 НА КАТОДЕ ОБРАЗУЕТСЯ
5). ФОРМУЛА СОЛИ, ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА КОТОРОЙ НА КАТОДЕ ОДНОВРЕМЕННО БУДУТ ВОССТАНАВЛИВАТЬСЯ ИОНЫ МЕТАЛЛА И ИОН ВОДОРОДА
6). СОЛЬ, МАССА КОТОРОЙ ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ ВОДНОГО РАСТВОРА НЕ МЕНЯЕТСЯ
7). СОЛЬ, ПРИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ РАСТВОРА КОТОРОЙ ОКИСЛЯЮТСЯ  МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ
8). ВОДОРОД В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПОЛУЧАЮТ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ВОДНОГО РАСТВОРА СОЛИ

Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса,
протекающего на катоде при электролизе её водного раствора:

Формула соли Уравнение катодного процесса

А) Аl(NO3)3 1) 2H2O - 4ē → O2↑+ 4H+
Б) Сu Сl2 2) 2H2O + 2ē →H2↑+ 2OH-
B) SbCl3 3) Cu2+ + 1ē → Cu+
Г) Cu(NO3)2 4) Sb3+ - 2ē → Sb5+
5) Sb3+ + 3ē → Sb0
6) Cu2+ + 2ē → Cu0

Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса,
протекающего на аноде при электролизе её водного раствора:

Формула соли Уравнение анодного процесса

А) Аl(NO3)3 1) 2H2O - 4ē → O2↑+ 4H+
Б) Сu Сl2 2) 2H2O + 2ē →H2↑+ 2OH-
B) SbCl3 3) 2Cl- - 2ē → Cl20
Г) Cu(NO3)2 4) Sb3+ + 3ē → Sb0
5) Cl- +4H2O-8ē →ClO-4 +8H+
6) 4NO-3 – 4ē →2N2O+5O2

Электролиз раствора NaCl
Раствор NaCl
(–) Катод ← Na+ ; H2O
(+) Анод ← Cl– ; H2O

(–) Катод: 2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH–
(+) Анод: 2Cl– – 2ē → Cl2↑

2H2O+2NaCl → H2↑+Cl2↑+ 2NaOH

Домашнее задание
1) Составить схемы электролиза раствора AgNO3
2) При электролизе раствора хлорида меди (II) на аноде выделился газ объёмом 2,24 л. Определите массу хлорида меди (II) подвергшегося электролизу.