ЕГЭ — электролиз.
Наши друзья продолжают заниматься Химией и Биологией.
ВИКТОР.
Сережа, прости, но я опять не понял суть вопроса.
НАСТЯ.
Как всегда.
СЕРЕЖА.
Понимание приходит в процессе поиска истины. Давай вопрос.
ВИКТОР.
Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на катоде при электролизе ее водного раствора.
Формула соли Продукт на катоде
А) CuSО4 1) водород
Б) AgNO3 2) Кислород
В) K2S 3) Металл
Г) NaOH 4) аммиак
5) Сера
6) Диоксид Азота
СЕРЕЖА.
Будем разбираться по порядку, и, неспеша. Для начала, что такое соль?
НАТАША.
Мы это уже проходили.
СЕРЕЖА.
Повторенье мать ученья. Или как утверждали древние греки и римляне: Repetitio mater stadiorum.
НАТАША.
Хорошо. Нам известны четыре класса неорганических соединений. Первый — это Оксиды.
СЕРЕЖА.
Они нас сегодня не интересуют.
НАТАША.
Второй класс — кислоты. При диссоциации кислот выделяются Протоны.
СЕРЕЖА.
Что такое диссоциация?
НАТАША.
Распад вещества под действием растворителя.
СЕРЕЖА.
Хорошо. А что такое Протоны?
НАТАША.
Протон — это атом Водорода, лишенный электрона. Он имеет положительный заряд. Протон в ядре остается, а электрона нет.
Третий класс соединений — основания, или, растворимые в воде, щелочи. При диссоциации выделяются гидроксид-ионы.
Четвертый класс — соли. Их определение дается от обратного по отношению к Кислотам и Основаниям.. Соли содержат Катионы и Анионы, но при диссоциации, не выделяют в раствор Протоны, или Гидроксид-ионы. Таких Катионов и Анионов соли не содержат.
СЕРЕЖА.
Теперь поговорим об Электролизе. Витя, это что такое?
ВИКТОР.
Распад вещества под действием электричества.
СЕРЕЖА.
Правильно. Но в данном случае мы используем внешнюю энергию. Но многие Окислительно-восстановительные реакции протекают самостоятельно, и с выделением энергии. Скажи Настя, что такое Гальванический Элемент?
НАСТЯ.
Гальвани и Вольт открыли способ перехода химической энергии в Электрическую. Металлы, стоящие правее в ряду напряжений, перекачивают электроны от тех, что стоят левее. В Гальваническом элементе электроны от Натрия переходят к Цинку.
СЕРЕЖА.
Правильно. Но в общем случае от металла к неметаллу. Вот Витя, заходишь ты в лабораторию после перекура, а там летают 2 моля Водорода и 1 моль Кислорода, или 1 моль Хлора и 1 моль Кислорода. Что будешь делать? Кстати, что такое Моль?
НАТАША.
1 моль любого вещества содержит одинаковое число единиц. Но Водорода в Воздухе меньше 1 процента, а Кислород составляет 32 процента.
СЕРЕЖА.
При некоторых реакциях Водород выделяется и насыщает среду. Ну что будешь делать Витя?
ВИКТОР.
Я подумаю.
СЕРЕЖА.
Пока ты будешь думать, тебя разнесет на мелкие кусочки. Электроны мгновенно перемещаются от более слабого окислителя, к более сильному, с выделением огромного количества Энергии. Происходит взрыв. Электролиз является реакцией обратной по отношению к чистым Окислительно-Восстановительным. В первом случае энергия поглощается из внешнего источника, во втором выделяется. Рассмотрим как все это происходит на примере NaCL (поваренная соль).
Соль, имеющая кристаллическую структуру, образуется легко. Натрий (один из мощнейших металлов) отдает электроны Хлору. Проблема в том, что Натрий и Хлор находятся в виде ионов, а для многих целей нужны атомы. Электролиз расплава (распад вещества под действием электрического тока) позволяет получить свободные элементы. На Катоде получаем Натрий. Важно, что на Катоде, Натрий получает электроны, происходит его восстановление. Парадоксально, что металл отнимает электроны у мощнейшего неметалла. В промышленности получают Натрий, с помощью электролизера Даунса.
Электролиз расплава требует огромного количества энергии. Стали проводить электролиз в водных растворах, но в них оказалось все сложнее. В растворе Натрий восстанавливаться не будет. Водород — более сильный окислитель, ограбит Хлор.
Таким образом, при электролизе водных растворов кислот на Катоде мы имеем три случая.
Если раньше мы смотрели на таблицу растворимости, то теперь мы будем смотреть на электрохимический ряд напряжений металлов.
1) Катионы металлов после Водорода. Полностью восстанавливаются на Катоде.
Двухвалентная Медь, Двухвалентная Ртуть, Одновалентное Серебро, Двухвалентная Платина.
2) Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала.
От Лития до Алюминия. На катоде восстанавливается Водород.
3) Катионы металлов со средней величиной электродного потенциала. От Марганца до Водорода. На катоде восстанавливается металл и Водород.
Ну что Витек, отвечай.
НАСТЯ.
Да он не может.
ВИТЯ.
Отвечу, и тебе будет стыдно, если тебе знакомо это слово.
Из Сульфата Меди выделится Металл.
Из Нитрата Серебра тоже.
Из Сульфида Калия — Водород
Из Гидроксида Натрия — тоже
СЕРЕЖА.
Витек — ты гений!
НАСТЯ.
Мне стало немного стыдно.