Сегодня мы с вами обсудим электролиз, интересно, что разбирается он в 9 классе, но вопросы на эту тему встречаются в ЕГЭ, в ОГЭ данная тема не спрашивается. При этом 11-классники уже и не помнят про такое понятие, их голова забита органической химией.
Благодаря моей статье, вы быстро освежите свои знания по данной теме, научитесь решать задания на тему "Электролиз", разберетесь и поймете, зачем он нужен в современном мире.
Перед чтением данной статьи, рекомендую вспомнить тему Металлы, так как две темы плотно связаны друг с другом.
Ряд стандартных электродных потенциалов.
Если погрузить пластинку активного металла (цинка) в раствор его соли (Рисунок справа), то полярные молекулы воды будут действовать своими отрицательными полюсами на полярные заряженные ионы цинка в структуре металла и переводить их в раствор. В результате чего раствор приобретает полярный заряд, а пластинка цинка – отрицательный за счет избытка электронов. Образуется двойной электрический слой с противоположными зарядами, то есть имеет место определенный электродный потенциал.
Если пластинку из малоактивного металла (медь) поместить в раствор его соли (Рисунок слева), то преобладает обратный процесс. Ионы меди будут терять свою гидратную оболочку и переходить на поверхность пластинки, заряжая ее положительно, а раствор за счет избытка анионов – отрицательно. Возникает двойной электронный слой с противоположными зарядами, следовательно имеет место определенный электродный потенциал.
Располагая металлы в порядке возрастания электродных потенциалов, получают ряд стандартных электродных потенциалов.
Измерить величину отдельно взятого электрода не представляется возможным. Поэтому для измерения электродного потенциала металла его сопоставляют с электродом, принятым для сравнения. За стандартный принят водородный электрод, величина которого условно принята за 0.
Водородный электрод представляет собой пластинку платины, покрытой чернью (электро-химическая осажденная платина), помещенную в 0,1 М раствор серной кислоты. Омывается пластинка струей газообразного водорода ( давление – 101,3 кПа, температура = 25 градусов Цельсия). Если этот электрод соединить с цинковым электродом, то можно измерить значение стандартного электродного потенциала цинкового электрода.
Ряд стандартных электродных потенциалов справедлив только для водных растворов.
Под активностью металла в ряду понимают способность иона металла к гидратации. Эта способность зависит от заряда и радиуса иона. Чем больше заряд иона и меньше его радиус, тем легче ион гидратируется.
Правила использования ряда стандартных электродных потенциалов:
1. Металлы с меньшим электродным потенциалом вытесняет из растворов солей металлы с большим электродным потенциалом.
Щелочные и щелочно-земельные металлы брать нельзя, т.к. энергия взаимодействия их с водой намного выше, чем способность вытеснять металл из раствора соли.
2. Все металлы, стоящие в РСЭП до водорода, вытесняют его из растворов кислот, кроме азотной кислоты.
Электролиз расплавов, водных растворов.
Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита.
На катоде идет процесс восстановления – принятие электронов, а на аноде – окисление ( отдача)
Если на катоде (-) присутствует несколько катионов, то в первую очередь разрядке (восстановлению) подвергаются катионы металлов с бОльшим электродным потенциалом. В случае присутствия катионов с меньшим электродном потенциалом, они разрядке не подвергаются, а разряжаются молекулы воды (включительно по алюминий).
В ситуации, где на катоде выделяется два продукта, суммарное уравнение реакции не пишется, так как очень трудно учесть количество электричества, которое идет на восстановление металла и восстановление водорода.
Если на аноде присутствует несколько анионов, то в первую очередь разрядке подвергаются анионы бескислородных кислот. В случае присутствия анионов кислородсодержащих кислот, они разрядке не подвергаются, а разряжаются молекулы воды.
В расплавах нет молекул воды, соответственно разрядке подвергаются собственные катионы и анионы соли. В случае с металлами, восстанавливаются все металлы на катоде, включая активные. На аноде происходит следующий процесс:
Существуют инертные электроды и растворимые.
Инертные – графитовые, угольные, платиновые, иридиевые.
Растворимые – медные, никелевые, хромовые, цинковые, серебряные, кобальтовые и другие.
Если анод растворимый, то анионы разрядке не подвергаются, а окисляется сам анод.
Применение электролиза
1. Электрорафинирование – очистка металла от примесей электро-химическим способом
2. Гальваностегия – покрытие поверхности одних металлов другими электро-химическим способом
3. Гальванопластика – получение копий с рельефных изображений электро-химическим способом.
С количественной точки зрения электролиз подчиняется законам Фарадея: «Масса вещества, выделившаяся на электродах эквивалентна количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав электролита.»
Под эквивалентом электролита понимают такое его количество, которое соединяется с одним моль атомов водорода или вытесняет такое же его количество атомов в химических реакциях.
Для вас я сняла видео о решении задач по этой теме.
Смотрите видео, ставьте на паузу, пытайтесь решить задания сами.
Подписывайтесь на мой канал! Будет еще много всего интересного!