Методическая разработка на тему: " Электролиз." 11 класс

Электролиз растворов и расплавов электролитов.

ЭЛЕКТРОЛИЗ – это процесс разложения расплавов и растворов электролитов под действием электрического тока.

В раствор или расплав какого-либо электролита опускают электроды: катод (-) и анод (+).

1)Расплав хлорида натрия. Он содержит катион натрия и анион хлора.

Cуммарное уравнение электролиза: 2NaCl(расплав) \s\up9(эл. ток 2Na + Cl₂

2) Расплав гидроксида натрия.

4NaOH (расплав) \s\up9(эл. ток4Na + O₂ + 2H₂O

3) Расплав оксида алюминия в криолите.

Криолит – Na₃[AlF₆] используют для уменьшения температуры плавления оксида алюминия.

Электролиз проводится на графитовых электродах, при этом часть электрода сгорает в выделяющемся кислороде, выделяются оксиды углерода.

2Al₂O₃ (расплав) \s\up9(эл. ток4 Al + 3O₂

Электролиз растворов электролитов с инертными электродами.

Примеры:

1) раствор хлорида натрия. NaCl + H₂O \s\up9(эл. ток

Cуммарное уравнение электролиза:

2NaCl + 2H₂O \s\up9(эл. токСl₂ + H₂ + 2NaOH

На электродах выделяются газообразные продукты – хлор и водород, в растворе накапливается гидроксид натрия.

2) раствор сульфата меди (II) CuSO₄ + H₂O \s\up9(эл. ток

Cуммарное уравнение электролиза:

CuSO₄ + H₂O \s\up9(эл. токCu + O₂ + H₂SO₄

На катоде выделяется металл – медь, на аноде – газообразный кислород, в растворе накапливается серная кислота.

Электролиз растворов солей с растворимым анодом.

Если анод из того же металла, что и металл в составе соли (например, медный анод в растворе сульфата меди), то на аноде не происходит разрядки воды или аниона. Происходит процесс РАСТВОРЕНИЯ АНОДА: Ме⁺ⁿ + nē = Ме⁰

Пример: электролиз раствора сульфата никеля с никелевыми электродами.

катод: Ni²⁺ + 2ē = Ni⁰

анод: Ni⁰ - 2ē = Ni²⁺

Коррозия металлов.

Коррозия – это разрушение металлов и металлических конструкций под воздействием различных факторов окружающей среды – кислорода, влаги, вредных примесей в воздухе.

Коррозионная стойкость металла зависит от его природы, характера среды и температуры.

1. Благородные металлы не подвергаются коррозии из-за химической инертности;

2. Металлы Al, Ti, Zn, Cr, Ni имеют плотные газонепроницаемые оксидные плёнки, которые препятствуют коррозии;

3. Металлы с рыхлой оксидной плёнкой – Fe, Cu и другие – коррозионно неустойчивы. Особенно сильно ржавеет железо.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия происходит при воздействии на металл сухих газов, её называют газовой. 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

В аппаратах химических производств возможны процессы:

Fe + 2HCl  FeCl₂ + H₂

2 Fe + 3Cl₂  2FeCl₃

Электрохимическая коррозия – разрушение металла в присутствии воды и кислорода, либо в растворах электролитов.

В таких растворах на поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

Электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

В таком загрязнённом металле идёт перенос электронов от железа к меди, при этом железо (анод) растворяется, т.е. подвергается коррозии:

Fe –2e = Fe ²⁺, а на поверхности олова (катод) идёт процесс восстановления водорода из воды или растворённого кислорода:

а) 2H⁺ + 2e = H₂;

б) O₂ + 2H₂O + 4e=4OH^–

Пример: при контакте железа с оловом в растворе соляной кислоты происходят процессы:

анод: Fe –2e = Fe ²⁺,

катод: 2H⁺ + 2e = H₂

Суммарная реакция: Fe + 2H⁺ = H₂ + Fe²⁺ ,

Если реакция проходит в атмосферных условиях в воде, в ней участвует кислород и происходят процессы:

анод: Fe –2e = Fe ²⁺,

катод: O₂ + 2H₂O + 4e=4OH^–

Суммарная реакция: Fe ²⁺ + 2OH ^– = Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂+ 2H₂O = 4Fe(OH)₃ Образуется ржавчина.

Методы защиты от коррозии.