Электролиз расплавов и растворов электролитов.

Электролиз расплавов и растворов электролитов

Катод (-) – электрод, на котором происходит процесс восстановления.

Анод (+) – электрод, на котором происходит процесс окисления.

Мнемоническое правило

Для запоминания катодных и анодных процессов в электрохимии существует следующее мнемоническое правило:

На аноде - окисление анионов.

На катоде - восстановление катионов.

В первой строке все слова начинаются с гласной буквы, во второй — с согласной.

Электролиз

расплавов электролитов

1.Соль металла и бескислородной кислоты

NaCl ↔ Na + + Cl -

K"катод"(-): Na + + 1e = Na 0 2

A"анод"(+): 2 Cl -  — 2 e = Cl 2 1

Вывод: 2NaCl → (электролиз) 2Na + Cl 2

2.Соль металла и кислородосодержащей кислоты

Na 2 SO 4 ↔2Na + +SO 4 2-

K(-): Na + + 1 e =Na 0 4

A(+): 2SO 4 2- −4e =2SO 3 +O 2 1

Вывод: 2Na 2 SO 4 → (электролиз) 4Na + 2SO 3 + O 2

3. Гидроксид металла

NaOH ↔ Na + + OH -

K(-): Na + +1e =Na 0 4

A(+): 4OH - −4e =2H 2 O + O 2 1

Вывод: 4NaOH → (электролиз) 4Na + 2H 2 O + O 2

ЗАДАНИЕ №1

Опишите процессы, происходящие при электролизе расплава бромида калия, используемого в медицине в качестве успокоительного средства.

ЗАДАНИЕ №2

Опишите процессы, происходящие при электролизе расплава нитрита натрия, используемого при подсаливании мясных изделий для придания им естественной окраски.

ЗАДАНИЕ №3

Опишите процессы, происходящие при электролизе расплава фосфата цинка, используемого в стоматологии в качестве пломбировочного материала.

ЗАДАНИЕ №4

Опишите процессы, происходящие при электролизе расплава карбоната магния, применяемого в медицине в качестве средства, нейтрализующего соляную кислоту желудка.

Электролиз растворов

электролитов

Катодный процесс

Катионы водорода

Катионы малоактивных металлов

H +

Cu 2+ , Hg 2+ , Ag + , Pt 2+ , Au 3+

Ионы водорода восстанавливаются только при электролизе растворов кислот:

2 H + + 2 ē = H 2 ↑

Восстанавлива-ются только катионы металлов:

Me n + + n ē = Me o

Катионы активных металлов

Катионы металлов средней активности

Li + , Cs + , Rb + , K + , Ba 2+ , Ca 2+ , Na + , Mg 2+ , Al 3+ , NH 4 +

Mn 2+ , Zn 2+ , Cr 3+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+

Металлы не восстанавливаются, а восстанавливаются молекулы H 2 O до водорода:

2H 2 O + 2 ē = H 2↑ + 2OH –

Катионы металлов восстанавливаются совместно с молекулами воды:

Me n+ + n ē = Me o

2H 2 O + 2 ē = H 2 ↑ + 2OH –

Анодный процесс

Анионы бескислородсодержащих кислот

Анионы кислородсодержащих кислот

I – , Br – , S 2– , Cl –

кроме F –

SO 4 2– , NO 3 – , CO 3 2– , PO 4 3– и др., F –

Окисляются эти анионы

A m – – m ē = A o

Окисляются молекулы воды ( H 2 O ) до кислорода

2 H 2 O – 4 ē = O 2 ↑ + 4 H +

ЗАДАНИЕ №1

Опишите процессы, происходящие при электролизе водного раствора карбоната лития, используемого в медицине в качестве лекарственного препарата при лечении депрессивного психоза.

ЗАДАНИЕ №2

Опишите процессы, происходящие при электролизе водного раствора перманганата калия, используемого в медицинской практике в виде водного раствора для смазывания ожоговых поверхностей.

ЗАДАНИЕ №3

Опишите процессы, происходящие при электролизе водного раствора сульфата меди на инертных электродах.

ЗАДАНИЕ №4

Опишите процессы, происходящие при электролизе водного раствора сульфата цинка, используемого в медицине при определениях свертываемости крови.

Влияние природы электродов на процесс электролиза растворов

Электроды могут быть инертными (платиновый, угольный и др.) и растворимыми (медный, никелевый и др.).

Материал катода не влияет на процесс электролиза.

Если анод растворимый , то процесс электролиза сводится к переносу металла с анода на катод. Металл на аноде окисляется, переходит в раствор в виде катионов, которые движутся к катоду и на нем восстанавливаются :

К(-): Cu 2+ + 2ē → Cu 0

А(+): Cu 0 -2ē → Cu 2+

Какие процессы будут протекать при электролизе водного раствора нитрата кобальта с инертными электродами и с кобальтовым анодом.

Применение электролиза

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

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

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.

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.