–ефераты.  Ёлектролиз
Ёлектролиз

Ёлектролиз

Ёлектролиз

Ёлектролиз

Ёлектролиз Ц окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении посто€нного электрического тока через раствор или расплав электролита.

ѕри электролизе энерги€ электрического тока превращаетс€ в химическую энергию, иначе говор€, осуществл€етс€ процесс, обратный по характеру происход€щему в гальваническом элементе.  ак и в случае гальванического элемента, на аноде происходит окисление, а на катоде Ц восстановление. Ќо при электролизе анодом €вл€етс€ положительный электрод, а катодом Ц отрицательный.

’арактер протекани€ электродных процессов при электролизе зависит от многих факторов, важнейшими из которых €вл€ютс€ состав электролита, материал электродов и режим электролиза (температура, плотность тока и т.д.).

–азличают электролиз расплавов и растворов электролитов.

Ёлектролиз расплавов электролитов.

 Ёлектролиз

†Ёлектролиз расплава соли с использованием инертных электродов показан на следующей схеме:

јнод Ёлектролиз

ѕри высоких температурах расплав соли диссоциирует на ионы:

 Ёлектролиз.

ѕрохождение электрического тока через расплав обусловлено трем€ одновременно протекающими процессами:

направленное движение катионов ћg2+ к катоду, а анионов Cl- - к аноду;

восстановление, происход€щее на катоде:

 Ёлектролиз

окисление, происход€щее на аноде:

 Ёлектролиз

—уммарное уравнение электролиза после уравнивани€ числа отдаваемых и присоединенных электронов принимает вид:

 Ёлектролиз

—хематически весь процесс можно представить следующим образом:

 Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз

 Ёлектролиз Ёлектролиз† атод (-) јнод ( + )

Mg2+ 2Cl-

 Ёлектролиз†Mg2+ + 2e- = Mg 2Cl- - 2e- = Cl2

 Ёлектролиз

Ёлектролиз растворов электролитов

Ёлектролиз растворов электролитов более сложен из-за возможности участи€ в электродных процессах молекул воды в восстановлении на катоде:

 Ёлектролиз

и окислении на аноде:

 Ёлектролиз Ёлектролиз.

¬ тех случа€х, когда на одном и том же электроде возможно протекание двух или большего числа процессов, наиболее веро€тен тот, осуществление которого св€зано с минимальной затратой энергии. Ёто означает, что на катоде восстанавливаютс€ в первую очередь окисленные формы окислительно-восстановительных систем с наибольшим электродным потенциалом, а на аноде окисл€ютс€ восстановленные формы с наименьшим электродным потенциалом.

ƒл€ определени€ пор€дка протекани€ окислительно-восстановительных процессов на электродах при электролизе водных растворов можно руководствоватьс€ следующими практическими правилами.

 атод.

¬ первую очередь восстанавливаютс€ катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал больший, чем у водорода, в пор€дке уменьшени€ ≈о.

 атионы металлов с малым стандартным электродным потенциалом (от Li+ до Al3+ включительно) не восстанавливаютс€, а вместо них восстанавливаютс€ молекулы воды (в кислой среде Ц ионы Ќ+).

 атионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал меньший, чем у водорода, но больший, чем у алюмини€, восстанавливаютс€ одновременно с молекулами воды.

јнод.

’арактер окислительных процессов зависит также от материала электродов. –азличают нерастворимые (инертные) и растворимые (активные) электроды.

»нертные электроды изготавливаютс€ обычно из графита, угл€, платины; в процессе электролиза они химически не измен€ютс€, а служат лишь дл€ передачи электронов во внешнюю цель.

ѕри использовании инертных анодов следует учитывать следующее:

¬ первую очередь окисл€ютс€ простые анионы в пор€дке возрастани€ их ≈о, не превышающих + 1,5 ¬ (S2-, J-, Br-, Cl-).

ѕри электролизе водных растворов, содержащих анионы кислородосодержащих кислот (CO32-, NO3-, SO42-, PO43- и др.), на аноде окисл€ютс€ не эти анионы, а молекулы воды.

¬ щелочных растворах на аноде окисл€ютс€ ионы ќЌ-:

 Ёлектролиз

ѕри использовании растворимых анодов (из Cu, Zn, Ag, Ni и др. металлов) электроны во внешнюю цель посылает сам анод за счет окислени€ атомов металла, из которого сделан анод:

 Ёлектролиз.

–ассмотрим конкретные примеры.

Ёлектролиз водных растворов солей (инертные электроды)

 Ёлектролиз Ёлектролиз1)  Ёлектролиз

 Ёлектролиз Ёлектролиз†( - )  атод јнод ( + )

Na+, Ќ2ќ Cl-, H2O

 Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз

 Ёлектролиз

 Ёлектролиз

 Ёлектролиз Ёлектролиз2)  Ёлектролиз

 Ёлектролиз Ёлектролиз†( - )  атод јнод ( + )

4 +, 4Ќ2ќ SO42-, Ќ2ќ

 Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз

 Ёлектролиз

 Ёлектролиз Ёлектролиз

 Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз3)  Ёлектролиз

( - )  атод јнод ( + )

Zn2+, H2O SO42-, H2O

 Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз

 Ёлектролиз

 Ёлектролиз

 Ёлектролиз

4) Ёлектролиз водного раствора CuCl2 (активный медный анод)

 Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз

 Ёлектролиз Ёлектролиз†( - )  атод јнод ( + )

Cu2+, H2O 2Cl-, H2O

 Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз Ёлектролиз

 оличественные характеристики электролитических процессов устанавливаютс€ двум€ законами ‘араде€:

ћасса веществ, выделившихс€ на электродах при электролизе, пр€мо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав электролита.

ѕри пропускании одинакового количества электричества через растворы или расплавы различных элементов масса веществ, выдел€ющихс€ на электродах, пропорциональна мол€рным массам их эквивалентов.

Ёкспериментально установлено, что дл€ выделени€ на электроде одной мол€рной массы эквивалента вещества необходимо затратить одно и то же количество электричества, равное ~96500  л. ќно получило название посто€нной ‘араде€ F.

ќба закона можно объединить общей формулой:

 Ёлектролиз,

где m Ц масса окисленного или восстановленного вещества, г; Ё Ц мол€рна€ масса его эквивалента, г/моль; Q Ц количество электричества, прошедшее через элемент (Q = Jt, где J Ц сила тока, ј; t Ц врем€, с).

≈сли Q = Jt = 1  л, то

 Ёлектролиз.

¬еличина   называетс€ электрохимическим эквивалентом вещества. ќна представл€ет собой массу вещества, окисл€ющегос€ или восстанавливающегос€ на электродах при прохождении через элемент 1  л электричества. ¬идно, что химический эквивалент св€зан с электрохимическим эквивалентом соотношением:

 Ёлектролиз.

ѕоказателем эффективности электролиза €вл€етс€ выход по току η, %, определ€емый как отношение массы вещества, фактически полученной в данных услови€х электролиза mпракт, к массе вещества, теоретически вычисленной на основании закона ‘араде€ mтеор:

 Ёлектролиз.

ќбласти применени€ электролиза:

получение металлов;

очистка металлов от примесей (рафинирование);

извлечение ценных компонентов;

нанесение на поверхность металлических изделий слоев других металлов (гальваностеги€);

получение точных металлических копий с рельефных предметов электроосаждением металла (гальванопластика).

ѕожарна€ опасность процессов электролиза.

электролиз из расплавов предполагает присутствие высоких температур, что требует выполнени€ правил пожарной безопасности;

процессы очень энергоемкие, с использованием электричества, что требует выполнени€ правил электробезопасности;

возможность образовани€ при протекании процессов водорода и кислорода, которые представл€ют собой пожароопасные и поддерживающие горение вещества;

возможность образовани€ кислот и щелочей, способных вызвать активную коррозию металлических конструкций электролизера;

возможность образовани€ хлора, который €вл€етс€ отравл€ющим веществом.

—писок литературы

√линка Ќ.Ћ. ќбща€ хими€. Ц Ћ.: ’ими€, 1978. Ц —. 285 Ц 293.

Ўиманович ».≈. и др. ќбща€ хими€ в формулах, определени€х, схемах. Ц ћн.: ”нiверсiтэцкае, 1996. Ц —. 155 Ц 159.

¬оробьев ¬. ., ≈лисеев —.ё., ¬рублевский ј.¬. ѕрактические и самосто€тельные работы по химии. Ц ћн.: ”ѕ Ђƒонаритї, 2005. Ц —. 65-84.

ƒл€ подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru/



–ефераты.  Ёлектролиз
–екомендуем


–ефераты.  Ёлектролиз