🗊Презентация Электролиз: опыты к заданиям ЕГЭ

Министерство образования и науки Республики Татарстан МБОУ « Средняя общеобразовательная школа № 171 с углубленным изучением отдельных предметов» Конкурс цифровых образовательных ресурсов по химии для учащихся 8– 11 классов общеобразовательных школ Направление: Электронные приложения и демонстрационные материалы «Электролиз: опыты к заданиям ЕГЭ» Работу выполнил Гафиятуллин Рияз, 11 А класс Руководитель Рахимова Розалия Хамидовна Казань – 2014

Электролиз Электролиз-это окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах, если через раствор или расплав электролита пропускают постоянный электрический ток.

Что такое электролиз? Движение ионов в расплаве или в растворе электролита является беспорядочным, хаотическим. Но если в раствор или расплав электролита опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться упорядоченно – к электродам: катионы- к катоду, анионы – к аноду. На катоде идет процесс восстановления, катионы принимают электроны. На аноде – процесс окисления, анионы отдают электроны. Это явление называется электролизом.

Схема электролиза расплава и раствора хлорида натрия

КАТОД КАТОД 5 букв МИНУС Катод Катионы Восстановление Принимают электроны

Процесс на катоде -процесс на катоде не зависит от материала катода, а зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений. -если катион электролита находится в начале ряда напряжений ( по Al включительно), то на катоде идет процесс восстановления воды (выделяется Н2). -если катион электролита находится в ряду напряжений между Al иH2, то на катоде восстанавливаются одновременно ионы металла и молекулы воды. -если катион электролита находится в ряду напряжений после Н2, то на катоде идет только процесс восстановления ионов металла. -если в растворе находится смесь катионов разных металлов, то первым восстанавливается катион того металла, который имеет наибольшее значение электродного потенциала.

Катодные процессы в водных растворах солей

Процесс на аноде Процесс на аноде зависит от материала анода. Аноды могут быть двух видов растворимые и нерастворимые. Нерастворимые изготовляют из угля, графита, платины, иридия. Растворимые – из меди, серебра, цинка, кадмия, никеля и других металлов. На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды .При этом анионы бескислородных кислот легко окисляются. Если же раствор содержит анионы кислородных кислот, то на аноде окисляются не эти ионы, а молекулы воды.

Процесс на аноде

Электролиз карбоновых кислот (реакция Кольбе) Анион карбоновой кислоты окисляется на аноде, образуя СО2 и свободный алкильный радикал. Алкильные радикалы димеризуются на поверхности анода, например: 2CH3COONa + 2H2O → 2NaOH + H2 + 2CO2 + CH3–CH3 или 2CH3COONa + 2H2O → 2NaHCO3 + H2 + CH3–CH3.

Количественная характеристика процессов электролиза Законы Фарадея: масса электролита, подвергшаяся превращению при электролизе, а также массы, образующихся на электродах веществ, прямо пропорциональны 1) количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав электролита; 2) эквивалентны массам соответствующих веществ: m- масса прореагировавшего вещества, г I- сила тока, А τ- время протекания процесса, сек. F- постоянная Фарадея (96 484 56 Кл/моль) Э- эквивалентная масса вещества

Применение электролиза Электролиз широко используется в промышленности для выделения и очистки металлов, получения щелочей, хлора, водорода. Алюминий, магний, натрий, кадмий получают только электролизом. Важной отраслью применения электролиза является защита металлов от коррозии: на поверхность металлических изделий электрохимическим методом наносят тонкий слой другого металла, устойчивого к коррозии

Проведение электролиза в условиях школьного кабинета химии При изучении темы «Электролитическая диссоциация» по заданию учителя были изготовлены несколько приборов для проверки электропроводности. Одни из них были использованы для демонстрации электропроводности обычной водопроводной воды, а другие - для проведения электролиза. Оказалось, что очень удобно использовать такие приборы: можно обойтись минимумом реактивов, они безопасны, дают возможность показать процессы электролиза. В качестве графитовых электродов были использованы стержни карандашей.

Щелочи, кислородосодержащих кислоты, соли кислородосодержащих кислот и активных металлов. (K, Na, Ca) Щелочи, кислородосодержащих кислоты, соли кислородосодержащих кислот и активных металлов. (K, Na, Ca)

Продукты электролиза водных растворов электролитов Продукты электролиза водных растворов электролитов

ФОРМУЛА СОЛИ ФОРМУЛА СОЛИ А) Al(NO3)3 Б) KF В) Cu(NO3)2 Г) FeBr2

НАЗВАНИЕ СОЛИ НАЗВАНИЕ СОЛИ А) Бромид алюминия Б) Сульфат рубидия В) Нитрат ртути(II) Г) Хлорид золота

С-2. При взаимодействии оксида алюминия с азотной кислотой образовалась соль, которую высушили и прокалили. Образовавшийся при прокаливании твердый остаток подвергли электролизу в расплавленном криолите. Полученный при электролизе металл нагрели с концентрированным раствором, содержащим нитрат калия и гидроксид калия, при этом выделился газ с резким запахом. Составьте уравнения четырех описанных реакций. С-2. При взаимодействии оксида алюминия с азотной кислотой образовалась соль, которую высушили и прокалили. Образовавшийся при прокаливании твердый остаток подвергли электролизу в расплавленном криолите. Полученный при электролизе металл нагрели с концентрированным раствором, содержащим нитрат калия и гидроксид калия, при этом выделился газ с резким запахом. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

1. При взаимодействии оксида алюминия с азотной кислотой образовалась соль: 1. При взаимодействии оксида алюминия с азотной кислотой образовалась соль: Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O. 2. Соль высушили и прокалили: 4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2. 3. Образовавшийся при прокаливании твердый остаток подвергли электролизу в расплавленном криолите: 2Al2O3 ========== 4Al + 3O2. 4. Полученный при электролизе металл нагрели с концентрированным раствором, содержащим нитрат калия и гидроксид калия, при этом выделился газ с резким запахом 8Al + 3KNO3 + 5KOH + 18H2O = 8K[Al(OH)4] + 3NH3.

С-2. Вещество, полученное на аноде при электролизе раствора йодида натрия с инертными электродами, прореагировало с сероводородом. Образовавшееся твердое вещество сплавили с алюминием и продукт растворили в воде. Составьте уравнения четырех описанных реакций. С-2. Вещество, полученное на аноде при электролизе раствора йодида натрия с инертными электродами, прореагировало с сероводородом. Образовавшееся твердое вещество сплавили с алюминием и продукт растворили в воде. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

1. Вещество получено на аноде при электролизе раствора йодида натрия с инертными электродами: 1. Вещество получено на аноде при электролизе раствора йодида натрия с инертными электродами: 2NaI + 2H2O ======== 2NaOH + H2 + I2. 2. Полученное вещество прореагировало с сероводородом: I2 + H2S = S + 2HI. 3. Образовавшееся твердое вещество сплавили с алюминием: 3S + 2Al = Al2S3. 4. Продукт растворили в воде: Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S.

С-3. Раствор хлорида железа(III) подвергли электролизу с графитовыми электродами. Осадок бурого цвета, образовавшийся в качестве побочного продукта электролиза, отфильтровали и прокалили. Вещество, образовавшееся на катоде, растворили в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Продукт, выделившийся на аноде, пропустили через горячий раствор гидроксида калия. Составьте уравнения четырех описанных реакций. С-3. Раствор хлорида железа(III) подвергли электролизу с графитовыми электродами. Осадок бурого цвета, образовавшийся в качестве побочного продукта электролиза, отфильтровали и прокалили. Вещество, образовавшееся на катоде, растворили в концентрированной азотной кислоте при нагревании. Продукт, выделившийся на аноде, пропустили через горячий раствор гидроксида калия. Составьте уравнения четырех описанных реакций.

1. Раствор хлорида железа (III) подвергли электролизу с графитовыми электродами: 1. Раствор хлорида железа (III) подвергли электролизу с графитовыми электродами: 4FeCl3 + 6H2O ======== 2Fe + 3H2 + 6Cl2 + 2Fe(OH)3. 2. Осадок бурого цвета, образовавшийся в качестве побочного продукта электролиза, отфильтровали и прокалили: 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O. 3. Вещество, образовавшееся на катоде, растворили в концентрированной азотной кислоте при нагревании: Fe + 6HNO3= Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O. 4. Продукт, выделившийся на аноде, пропустили через горячий раствор гидроксида калия: 3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O.

С-3. Осуществите цепочку превращений: С-3. Осуществите цепочку превращений:

1. При электролизе 16г. расплава некоторого соединения 1. При электролизе 16г. расплава некоторого соединения водорода с одновалентным элементом на аноде выделился водород количеством вещества 1 моль. Установите формулу вещества, взятого для электролиза.

Решение задач № 1

Использованная литература   Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия-9», Москва, Просвещение, 2001 Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия-11», Москва, Просвещение, 2009 А.К. Ризванов «Химические опыты в познании основ наук» «Химия в школе», 2007 № 1 Е.Г. Морозова «К изучению электрохимических систем», «Химия в школе», 2008 №5 Г.И. Штремплер «Химия на досуге», Москва, Просвещение, 1996 В.Н. Алексинский «Занимательные опыты по химии», Москва, Просвещение, 1995 Г.П. Хомченко «Неорганическая химия», Москва, «Высшая школа», 1987 И.В. Тригубчак «Содержание и методика преподавания темы «Электролиз», учебно-методический журнал для учителей химии и естествознания № 7-8(849) him.1september.ru