อิเล็กโทรไลซิสเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดเมื่อกระแสไฟฟ้าตรงถูกส่งผ่านสารละลายละลายหรืออิเล็กโทรไลต์

แคโทดเป็นตัวรีดิวซ์และให้อิเล็กตรอนแก่แคตไอออน

แอโนดเป็นสารออกซิไดซ์และรับอิเล็กตรอนจากแอนไอออน

กระบวนการที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของการหลอม

(ไม่ขึ้นอยู่กับวัสดุของอิเล็กโทรดและธรรมชาติของไอออน)

1. แอนไอออนถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวก (เช้า - ; โอ้-

ก - - ม ē → A °; 4 OH - - 4ē → O 2 + 2 H 2 O (กระบวนการออกซิเดชั่น)

2. แคตไอออนถูกปล่อยออกมาที่แคโทด (ฉัน n + , H + ) กลายเป็นอะตอมหรือโมเลกุลที่เป็นกลาง:

ฉัน n + + n ē → ฉัน ° ; 2 H + + 2ē → H 2 0 (กระบวนการกู้คืน)

กระบวนการที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดระหว่างอิเล็กโทรลิซิสของสารละลาย

กระแสไฟฟ้าของการหลอมละลาย

แบบฝึกหัดที่ 1. จัดทำโครงร่างสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมโบรไมด์หลอมเหลว (อัลกอริทึม 1)

ภารกิจที่ 2. จัดทำโครงร่างสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมไฮดรอกไซด์หลอมเหลว (อัลกอริทึม 2)

ภารกิจที่ 3จัดทำโครงร่างสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมซัลเฟตหลอมเหลว (อัลกอริทึม 3)

อิเล็กโทรไลซิสของโซลูชั่น

แบบฝึกหัดที่ 1จัดทำโครงร่างสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ในน้ำโดยใช้อิเล็กโทรดเฉื่อย (อัลกอริทึม 1)

ภารกิจที่ 2จัดทำโครงร่างสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายน้ำของคอปเปอร์ซัลเฟต (ครั้งที่สอง ) โดยใช้อิเล็กโทรดเฉื่อย (อัลกอริทึม 2)

ภารกิจที่ 3จัดทำโครงร่างสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายน้ำของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำโดยใช้อิเล็กโทรดเฉื่อย (อัลกอริทึม 3.)

จดจำ.ในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิสของกรดที่มีออกซิเจน (H 2 SO 4 เป็นต้น) เบส (NaOH, Ca (OH) 2 เป็นต้น) เกลือของโลหะออกฤทธิ์และกรดที่มีออกซิเจน(เค 2 เอส 4 ฯลฯ) อิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกิดขึ้นบนอิเล็กโทรด: 2 H 2 O = 2 H 2 + O 2

ภารกิจที่ 4จัดทำโครงร่างสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตที่เป็นน้ำโดยใช้ขั้วบวกที่ทำจากเงินเช่น ขั้วบวกละลายได้ (อัลกอริทึม 4.)

การแยกสารละลายด้วยไฟฟ้า
และเกลือหลอมเหลว (2 ชั่วโมง)

วิชาเลือก "เคมีไฟฟ้า"

วัตถุประสงค์ของบทเรียนแรก:

แผนการสอนครั้งแรก

1. การทำซ้ำวิธีการศึกษาเพื่อให้ได้โลหะ

2. คำอธิบายของวัสดุใหม่

3. การแก้ปัญหาจากตำราเรียนโดย G.E. Rudzitis, F.G. Feldman “Chemistry-9” (M.: Prosveshchenie, 2002), p. 120 หมายเลข 1, 2.

4. การทดสอบการได้มาซึ่งความรู้ในงานทดสอบ

5. รายงานการใช้อิเล็กโทรไลซิส

วัตถุประสงค์ของบทเรียนแรก:สอนวิธีเขียนไดอะแกรมสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายและเกลือหลอมเหลวและประยุกต์ความรู้ที่ได้รับเพื่อแก้ปัญหาการคำนวณ พัฒนาทักษะในการทำงานกับตำราเรียนและสื่อการทดสอบต่อไป หารือเกี่ยวกับการใช้กระแสไฟฟ้าในระบบเศรษฐกิจของประเทศ

ความก้าวหน้าของบทเรียนแรก

การทำซ้ำวิธีการที่เรียนรู้ การได้รับโลหะโดยใช้ตัวอย่างการผลิตทองแดงจากคอปเปอร์(II) ออกไซด์

การเขียนสมการของปฏิกิริยาที่สอดคล้องกัน:

อีกวิธีหนึ่งในการรับโลหะจากสารละลายและการละลายเกลือก็คือ เคมีไฟฟ้า, หรือ กระแสไฟฟ้า.

อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการรีดอกซ์ที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรดเมื่อกระแสไฟฟ้าถูกส่งผ่านสารละลายที่หลอมละลายหรืออิเล็กโทรไลต์.

อิเล็กโทรไลซิสของโซเดียมคลอไรด์ละลาย:

โซเดียมคลอไรด์ โซเดียม + + คลอรีน – ;

แคโทด (–) (Na+): Na++ จ=นา0,

ขั้วบวก (–) (Cl –): Cl – – จ= Cl 0, 2Cl 0 = Cl 2;

2NaCl = 2Na + Cl2

กระแสไฟฟ้าของสารละลายโซเดียมคลอไรด์:

โซเดียมคลอไรด์ Na + + Cl – ,

ชม 2 โอ ชม + + โอ้ – ;

แคโทด (–) (นา + ; H +): H + + จ= ชม 0 , 2H 0 = ชม 2

(2H2O+2 จ= ชม. 2 + 2OH –),

ขั้วบวก (+) (Cl – ; OН –): Cl – – จ= Cl 0, 2Cl 0 = Cl 2;

2NaCl + 2H 2 O = 2NaOH + Cl 2 + H 2

กระแสไฟฟ้าของสารละลายคอปเปอร์ (II) ไนเตรต:

ลูกบาศ์ก(NO 3) 2 ลูกบาศ์ก 2+ +

ชม 2 โอ ชม + + โอ้ – ;

แคโทด (–) (Cu 2+ ; H +): Cu 2+ + 2 จ= ลูกบาศ์ก 0 ,

ขั้วบวก (+) (OH –): OH – – จ=โอ้ 0,

4H 0 = O 2 + 2H 2 O;

2Cu(หมายเลข 3) 2 + 2H 2 O = 2Cu + O 2 + 4HNO 3

ตัวอย่างทั้งสามนี้แสดงให้เห็นว่าเหตุใดการอิเล็กโทรลิซิสจึงให้ผลกำไรมากกว่าวิธีอื่นๆ ในการผลิตโลหะ: ได้โลหะ ไฮดรอกไซด์ กรด และก๊าซ

เราเขียนแผนภาพอิเล็กโทรไลซิส และตอนนี้เรามาลองเขียนสมการอิเล็กโทรไลซิสทันที โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงแผนภาพ แต่ใช้เฉพาะสเกลกิจกรรมไอออนเท่านั้น:

ตัวอย่างของสมการอิเล็กโทรไลซิส:

2HgSO 4 + 2H 2 O = 2Hg + O 2 + 2H 2 SO 4;

นา 2 SO 4 + 2H 2 O = นา 2 SO 4 + 2H 2 + O 2;

2LiCl + 2H 2 O = 2LiOH + H 2 + Cl 2

การแก้ปัญหาจากหนังสือเรียนของ G.E. Rudzitis และ F.G. Feldman (เกรด 9, หน้า 120, หมายเลข 1, 2)

ภารกิจที่ 1ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายคอปเปอร์ (II) คลอไรด์ มวลของแคโทดเพิ่มขึ้น 8 กรัม ก๊าซชนิดใดที่ถูกปล่อยออกมามวลของมันคืออะไร?

สารละลาย

CuCl 2 + H 2 O = Cu + Cl 2 + H 2 O,

(ลูกบาศ์ก) = 8/64 = 0.125 โมล

(Cu) = (Cl 2) = 0.125 โมล

ม(Cl 2) = 0.125 · 71 = 8.875 กรัม

คำตอบ. แก๊ส-คลอรีน หนัก 8.875 กรัม

ภารกิจที่ 2ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตในน้ำ จะปล่อยก๊าซ 5.6 ลิตร โลหะที่สะสมอยู่บนแคโทดมีกี่กรัม?

สารละลาย

4AgNO 3 + 2H 2 O = 4Ag + O 2 + 4HNO 3,

(O2) = 5.6/22.4 = 0.25 โมล

(Ag) = 4(O 2) = 4 25 = 1 โมล

ม(Ag) = 1,107 = 107 กรัม

คำตอบ. เงิน 107 กรัม

การทดสอบ

ตัวเลือกที่ 1

1. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ที่แคโทด จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้:

ก) ไฮโดรเจน; ข) ออกซิเจน; ค) โพแทสเซียม

2. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟตในสารละลาย จะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

ก) คอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์;

ข) กรดซัลฟูริก;

3. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายแบเรียมคลอไรด์ที่ขั้วบวก จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้:

ก) ไฮโดรเจน; ข) คลอรีน; ค) ออกซิเจน

4. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของอะลูมิเนียมคลอไรด์หลอมเหลวที่แคโทด จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้:

ก) อลูมิเนียม; ข) คลอรีน;

c) กระแสไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้

5. กระแสไฟฟ้าของสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:

ก) AgNO 3 + H 2 O Ag + H 2 + HNO 3;

b) AgNO 3 + H 2 O Ag + O 2 + HNO 3;

c) AgNO 3 + H 2 O AgNO 3 + H 2 + O 2

ตัวเลือกที่ 2

1. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ขั้วบวก สิ่งต่อไปนี้จะถูกปล่อยออกมา:

ก) โซเดียม; ข) ออกซิเจน; ค) ไฮโดรเจน

2. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมซัลไฟด์ในสารละลายจะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

ก) กรดไฮโดรซัลไฟด์;

b) โซเดียมไฮดรอกไซด์;

3. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของการหลอมของปรอท (II) คลอไรด์ที่แคโทด จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้ออกมา:

ก) ปรอท; ข) คลอรีน; c) กระแสไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้

4.

5. กระแสไฟฟ้าของสารละลายปรอท (II) ไนเตรตดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:

ก) ปรอท(NO 3) 2 + H 2 O Hg + H 2 + HNO 3;

b) ปรอท(NO 3) 2 + H 2 O Hg + O 2 + HNO 3;

c) ปรอท(NO 3) 2 + H 2 O Hg (NO 3) 2 + H 2 + O 2

ตัวเลือกที่ 3

1. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายคอปเปอร์ (II) ไนเตรตที่แคโทด สิ่งต่อไปนี้จะถูกปล่อยออกมา:

ก) ทองแดง; ข) ออกซิเจน; ค) ไฮโดรเจน

2. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายลิเธียมโบรไมด์ในสารละลาย จะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

b) กรดไฮโดรโบรมิก

c) ลิเธียมไฮดรอกไซด์

3. ในระหว่างอิเล็กโทรลิซิสของซิลเวอร์คลอไรด์หลอมเหลวที่แคโทด จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้:

ก) เงิน; ข) คลอรีน; c) กระแสไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้

4. ในระหว่างอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายอะลูมิเนียมคลอไรด์ อลูมิเนียมจะถูกปล่อยลงใน:

ก) แคโทด; ข) ขั้วบวก; c) ยังคงอยู่ในสารละลาย

5. กระแสไฟฟ้าของสารละลายแบเรียมโบรไมด์ดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:

ก) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + H 2 + Ba(OH) 2;

b) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + Ba + H 2 O;

c) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + O 2 + Ba(OH) 2

ตัวเลือกที่ 4

1. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายแบเรียมไฮดรอกไซด์ที่ขั้วบวก จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้:

ก) ไฮโดรเจน; ข) ออกซิเจน; c) แบเรียม

2. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ในสารละลายจะเกิดสิ่งต่อไปนี้:

ก) กรดไฮโดรไอโอดิก

ข) น้ำ; c) โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์

3. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของตะกั่วหลอมเหลว (II) คลอไรด์ที่แคโทด จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้:

ก) ตะกั่ว; ข) คลอรีน; c) กระแสไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้

4. ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายซิลเวอร์ไนเตรตที่แคโทด จะปล่อยสิ่งต่อไปนี้:

ก) เงิน; ข) ไฮโดรเจน; ค) ออกซิเจน

5. กระแสไฟฟ้าของสารละลายโซเดียมซัลไฟด์ดำเนินการตามรูปแบบต่อไปนี้:

ก) นา 2 S + H 2 OS + H 2 + NaOH;

b) นา 2 S + H 2 O H 2 + O 2 + นา 2 S;

c) นา 2 S + H 2 O H 2 + นา 2 S + NaOH

คำตอบ

การประยุกต์อิเล็กโทรลิซิสในระบบเศรษฐกิจของประเทศ

1. เพื่อปกป้องผลิตภัณฑ์โลหะจากการกัดกร่อน จึงมีการใช้ชั้นบาง ๆ ของโลหะอื่นลงบนพื้นผิว: โครเมียม เงิน ทอง นิกเกิล ฯลฯ บางครั้งเพื่อไม่ให้เสียโลหะราคาแพงจึงมีการผลิตสารเคลือบหลายชั้น ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนด้านนอกของรถยนต์จะถูกเคลือบด้วยชั้นทองแดงบางๆ ในขั้นแรก เคลือบนิกเกิลเป็นชั้นบางๆ บนทองแดง และเคลือบด้วยชั้นโครเมียม

เมื่อเคลือบโลหะด้วยอิเล็กโทรไลซิส จะมีความหนาและทนทานด้วยซ้ำ ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถเคลือบผลิตภัณฑ์ทุกรูปทรงได้ เคมีไฟฟ้าประยุกต์สาขานี้เรียกว่า การชุบด้วยไฟฟ้า.

2. นอกจากการป้องกันการกัดกร่อนแล้ว การเคลือบกัลวานิกยังให้รูปลักษณ์การตกแต่งที่สวยงามแก่ผลิตภัณฑ์อีกด้วย

3. สาขาไฟฟ้าเคมีอีกสาขาหนึ่งซึ่งมีหลักการคล้ายกับการชุบด้วยไฟฟ้าเรียกว่ากัลวาโนพลาสตี้ เป็นกระบวนการสร้างแบบจำลองสิ่งของต่างๆ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ วัตถุจะถูกเคลือบด้วยขี้ผึ้งและได้รับเมทริกซ์ ช่องทั้งหมดของวัตถุที่คัดลอกบนเมทริกซ์จะนูน พื้นผิวของเมทริกซ์แวกซ์เคลือบด้วยกราไฟท์บาง ๆ ทำให้เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้

อิเล็กโทรดกราไฟท์ที่ได้จะถูกจุ่มลงในอ่างสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต แอโนดเป็นทองแดง ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิส แอโนดทองแดงจะละลายและทองแดงจะสะสมอยู่บนแคโทดกราไฟท์ วิธีนี้จะได้สำเนาทองแดงที่แน่นอน

การชุบด้วยไฟฟ้าใช้ในการพิมพ์ความคิดโบราณ แผ่นเสียง และการทำให้วัตถุต่างๆ เป็นโลหะ Galvanoplasty ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย B.S. Jacobi (1838)

การทำแสตมป์บันทึกเกี่ยวข้องกับการเคลือบเงินบางๆ บนแผ่นพลาสติกเพื่อให้เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า จากนั้นจึงเคลือบนิกเกิลด้วยไฟฟ้าบนแผ่น

แผ่นในอ่างอิเล็กโทรไลต์ควรทำจากอะไร - แอโนดหรือแคโทด?

(หรือเกี่ยวกับแคโทด)

4. อิเล็กโทรไลซิสใช้ในการผลิตโลหะหลายชนิด: อัลคาไล, อัลคาไลน์เอิร์ธ, อลูมิเนียม, แลนทาไนด์ ฯลฯ

5. เพื่อชำระโลหะบางชนิดให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปน โลหะที่มีสิ่งเจือปนจะเชื่อมต่อกับขั้วบวก โลหะจะละลายในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิสและถูกปล่อยออกมาที่แคโทดของโลหะ ในขณะที่สิ่งเจือปนยังคงอยู่ในสารละลาย

6. อิเล็กโทรไลซิสมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสารเชิงซ้อน (อัลคาลิส กรดที่ประกอบด้วยออกซิเจน) และฮาโลเจน

วัตถุประสงค์ของบทเรียนดำเนินการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ สาธิตกระแสไฟฟ้าในทางปฏิบัติ และรวบรวมความรู้ที่ได้รับในบทเรียนแรก

อุปกรณ์.บนโต๊ะนักเรียน: แบตเตอรี่แบบแบน, สายไฟสองเส้นพร้อมขั้วต่อ, อิเล็กโทรดกราไฟท์สองอัน, บีกเกอร์, หลอดทดลอง, ขาตั้งแบบสองขา, สารละลายโซเดียมซัลเฟต 3%, ตะเกียงแอลกอฮอล์, ไม้ขีดไฟ, ไฟฉาย

บนโต๊ะครู: สารละลายเดียวกัน + สารละลายคอปเปอร์ซัลเฟต กุญแจทองเหลือง ท่อทองแดง (ชิ้นทองแดง)

การสอนนักเรียน

1. ต่อสายไฟที่มีขั้วต่อเข้ากับขั้วไฟฟ้า

2. วางอิเล็กโทรดไว้ในแก้วเพื่อไม่ให้สัมผัสกัน

3. เทสารละลายอิเล็กโทรไลต์ (โซเดียมซัลเฟต) ลงในแก้ว

4. เทน้ำลงในหลอดทดลอง และวางคว่ำลงในแก้วที่มีอิเล็กโทรไลต์ วางลงบนขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ทีละหลอด โดยยึดขอบด้านบนของหลอดทดลองไว้ที่ขาขาตั้งกล้อง

5. หลังจากติดตั้งอุปกรณ์แล้ว ให้ต่อปลายสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่

6. สังเกตการปล่อยฟองก๊าซ: ฟองก๊าซถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวกน้อยกว่าที่แคโทด หลังจากที่น้ำเกือบทั้งหมดในหลอดทดลองหนึ่งหลอดถูกแทนที่ด้วยก๊าซที่ปล่อยออกมาและในอีกครึ่งหนึ่งให้ถอดสายไฟออกจากแบตเตอรี่

7. จุดตะเกียงแอลกอฮอล์ ค่อยๆ ถอดหลอดทดลองซึ่งน้ำถูกแทนที่จนเกือบหมดแล้ว และนำไปที่ตะเกียงแอลกอฮอล์ - จะได้ยินเสียงก๊าซที่มีลักษณะเฉพาะ

8. จุดคบเพลิง ถอดหลอดทดลองอันที่สองออกและตรวจสอบแก๊สด้วยคบเพลิงที่ลุกเป็นไฟ

งานมอบหมายของนักเรียน

1. ร่างอุปกรณ์

2. เขียนสมการสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ และอธิบายว่าเหตุใดจึงจำเป็นต้องดำเนินการอิเล็กโทรลิซิสในสารละลายโซเดียมซัลเฟต

3. เขียนสมการปฏิกิริยาที่สะท้อนถึงการปล่อยก๊าซที่ขั้วไฟฟ้า

การทดลองสาธิตของครู
(สามารถทำได้โดยนักเรียนที่ดีที่สุดในชั้นเรียน
หากมีอุปกรณ์ที่เหมาะสม)

1. เชื่อมต่อขั้วสายไฟเข้ากับท่อทองแดงและประแจทองเหลือง

2. วางท่อและใส่สารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟตลงในแก้ว

3. เชื่อมต่อปลายอีกด้านหนึ่งของสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่: "ลบ" ของแบตเตอรี่เข้ากับท่อทองแดง "บวก" เข้ากับกุญแจ!

4. สังเกตการปล่อยทองแดงบนพื้นผิวของกุญแจ

5. หลังจากเสร็จสิ้นการทดลอง ให้ถอดขั้วออกจากแบตเตอรี่ก่อน จากนั้นจึงถอดกุญแจออกจากสารละลาย

6. ถอดแยกวงจรอิเล็กโทรไลซิสด้วยอิเล็กโทรดที่ละลายน้ำได้:

CuSO 4 = Cu2+ +

ขั้วบวก (+): Cu 0 – 2 จ= ลูกบาศ์ก 2+ ,

แคโทด (–): Cu 2+ + 2 จ= ลูกบาศ์ก 0 .

ไม่สามารถเขียนสมการโดยรวมสำหรับอิเล็กโทรไลซิสที่มีขั้วบวกที่ละลายน้ำได้

กระแสไฟฟ้าดำเนินการในสารละลายคอปเปอร์ (II) ซัลเฟต เนื่องจาก:

ก) จำเป็นต้องใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลเพราะว่า น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ

b) ไม่มีการปล่อยผลพลอยได้จากปฏิกิริยา มีเพียงทองแดงที่แคโทดเท่านั้น

7. เพื่อรวบรวมสิ่งที่ได้เรียนรู้ ให้เขียนแผนภาพอิเล็กโทรไลซิสของซิงค์คลอไรด์กับอิเล็กโทรดคาร์บอน:

สังกะสี 2 = สังกะสี 2+ + 2Cl – ,

แคโทด (–): Zn 2+ + 2 จ= สังกะสี 0 ,

2H2O+2 จ= ฮ 2 + 2OH – ,

ขั้วบวก (+): 2Cl – – 2 จ=Cl2.

สมการปฏิกิริยาโดยรวมใน ในกรณีนี้ไม่สามารถเขียนได้เพราะว่า ไม่รู้ว่าส่วนไหน จำนวนทั้งหมดไฟฟ้าไปเพื่อฟื้นฟูน้ำ และบางชนิดไปเพื่อฟื้นฟูไอออนของสังกะสี

แผนผังการทดลองสาธิต

การบ้าน

1. เขียนสมการสำหรับอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายที่มีส่วนผสมของคอปเปอร์ (II) ไนเตรตและซิลเวอร์ไนเตรตพร้อมอิเล็กโทรดเฉื่อย

2. เขียนสมการอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์

3. ในการทำความสะอาดเหรียญทองแดง จะต้องแขวนไว้บนลวดทองแดงที่เชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ และแช่ในสารละลาย NaOH 2.5% โดยที่อิเล็กโทรดกราไฟต์ที่เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ควรแช่อยู่ด้วย อธิบายว่าเหรียญสะอาดได้อย่างไร ( คำตอบ. การลดลงของไฮโดรเจนไอออนเกิดขึ้นที่แคโทด:

2H + + 2 จ= น 2.

ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับคอปเปอร์ออกไซด์ที่อยู่บนพื้นผิวของเหรียญ:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O.

วิธีนี้ดีกว่าการล้างด้วยแป้งเพราะ... เหรียญไม่ลบ)

ให้เราระลึกว่ากระบวนการรีดักชันเกิดขึ้นที่แคโทด และกระบวนการออกซิเดชันเกิดขึ้นที่ขั้วบวก

กระบวนการที่เกิดขึ้นที่แคโทด:

มีอนุภาคที่มีประจุบวกหลายประเภทในสารละลายที่สามารถรีดิวซ์ที่แคโทดได้:

1) แคตไอออนของโลหะจะลดลงเป็นสารธรรมดาหากโลหะอยู่ในชุดความเค้นทางด้านขวาของอะลูมิเนียม (ไม่รวมตัว Al เอง) ตัวอย่างเช่น:
สังกะสี 2+ +2e → สังกะสี 0 .

2) ในกรณีของสารละลายเกลือหรืออัลคาไล: ไฮโดรเจนไอออนบวกจะลดลงเป็นสารธรรมดาหากโลหะอยู่ในอนุกรมของแรงดันไฟฟ้าของโลหะสูงถึง H 2:
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH - .
ตัวอย่างเช่น ในกรณีของกระแสไฟฟ้าของสารละลาย NaNO 3 หรือ KOH

3) ในกรณีของสารละลายกรดด้วยไฟฟ้า: ไฮโดรเจนไอออนบวกจะถูกรีดิวซ์เป็นสารธรรมดา:
2H + +2e → H 2 .
ตัวอย่างเช่น ในกรณีของอิเล็กโทรไลซิสของสารละลาย H 2 SO 4

กระบวนการที่เกิดขึ้นที่ขั้วบวก:

กรดตกค้างที่ไม่มีออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายที่ขั้วบวก ตัวอย่างเช่น เฮไลด์ไอออน (ยกเว้น F -), แอนไอออนซัลไฟด์, แอนไอออนไฮดรอกไซด์ และโมเลกุลของน้ำ:

1) แอนไอออนของเฮไลด์ถูกออกซิไดซ์เป็นสารอย่างง่าย:
2Cl - - 2e → Cl 2 .

2) ในกรณีของอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายอัลคาไลในไฮดรอกไซด์แอนไอออน ออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นสารธรรมดา ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 อยู่แล้ว และไม่สามารถออกซิไดซ์ต่อไปได้ จะมีการปล่อยน้ำด้วย - ทำไม? เพราะเราเขียนอย่างอื่นไม่ได้: 1) เราไม่สามารถเขียน H + ได้ เนื่องจาก OH - และ H + ไม่สามารถอยู่ฝั่งตรงข้ามของสมการเดียวกันได้ 2) เราไม่สามารถเขียน H 2 ได้ เนื่องจากนี่จะเป็นกระบวนการรีดิวซ์ไฮโดรเจน (2H + +2e → H 2) และมีเพียงกระบวนการออกซิเดชันเท่านั้นที่เกิดขึ้นที่ขั้วบวก
4OH - - 4e → O 2 + 2H 2 O

3) หากสารละลายมีฟลูออรีนแอนไอออนหรือแอนไอออนที่มีออกซิเจน น้ำจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันพร้อมกับการทำให้เป็นกรดของช่องว่างขั้วบวกตามสมการต่อไปนี้:
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .
ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในกรณีของอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือที่มีออกซิเจนหรือกรดที่มีออกซิเจน ในกรณีของสารละลายอัลคาไลซิสด้วยไฟฟ้า แอนไอออนของไฮดรอกไซด์จะถูกออกซิไดซ์ตามกฎข้อ 2) ข้างต้น

4) ในกรณีของอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือกรดอินทรีย์ที่ขั้วบวก CO 2 จะถูกปล่อยออกมาเสมอและกากโซ่คาร์บอนจะเพิ่มเป็นสองเท่า:
2R-COO - - 2e → R-R + 2CO 2

ตัวอย่าง:

1. วิธีแก้ปัญหาโซเดียมคลอไรด์

NaCl → Na + + Cl -

โลหะ Na อยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าก่อนอะลูมิเนียม ดังนั้น จะไม่รีดิวซ์ที่แคโทด (แคตไอออนยังคงอยู่ในสารละลาย) ตามกฎข้างต้น ไฮโดรเจนจะลดลงที่แคโทด แอนไอออนของคลอไรด์จะออกซิไดซ์ที่ขั้วบวกเป็นสารธรรมดา:

ถึง: 2Na+ (ในสารละลาย)
ตอบ: 2Cl - - 2e → Cl 2

ค่าสัมประสิทธิ์ 2 ที่ด้านหน้า Na + ปรากฏขึ้นเนื่องจากการมีค่าสัมประสิทธิ์ที่คล้ายกันต่อหน้าคลอไรด์ไอออน เนื่องจากในเกลือ NaCl อัตราส่วนของพวกมันคือ 1:1

เราตรวจสอบว่าจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับและที่กำหนดเท่ากัน และสรุปส่วนซ้ายและขวาของกระบวนการแคโทดและแอโนด:

2Na + + 2Cl - + 2H 2 O → H 2 0 + 2Na + + 2OH - + Cl 2 เราเชื่อมต่อแคตไอออนและแอนไอออน:
2NaCl + 2H 2 O → H 2 0 + 2NaOH + Cl 2

2. วิธีแก้ปัญหานา 2ดังนั้น 4

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
นา 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-

โซเดียมอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าก่อนอะลูมิเนียม ดังนั้น โซเดียมจะไม่รีดิวซ์ที่แคโทด (แคตไอออนยังคงอยู่ในสารละลาย) ตามกฎข้างต้น เฉพาะไฮโดรเจนเท่านั้นที่ถูกรีดิวซ์ที่แคโทด แอนไอออนของซัลเฟตมีออกซิเจน ดังนั้นพวกมันจะไม่ออกซิไดซ์ และยังค้างอยู่ในสารละลายอีกด้วย ตามกฎข้างต้น ในกรณีนี้ โมเลกุลของน้ำจะถูกออกซิไดซ์:

ถึง: 2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
ตอบ: 2H 2 O - 4e → O 2 0 + 4H + .

เราปรับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับและส่งที่แคโทดและแอโนดให้เท่ากัน ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องคูณสัมประสิทธิ์ทั้งหมดของกระบวนการแคโทดด้วย 2:
ถึง: 4H 2 O + 4e → 2H 2 0 + 4OH -
ตอบ: 2H 2 O - 4e → O 2 0 + 4H + .

6H 2 O → 2H 2 0 + 4OH - + 4H + + O 2 0

4OH- และ 4H+ รวมกันเป็น 4 โมเลกุลของ H 2 O:
6H 2 O → 2H 2 0 + 4H 2 O + O 2 0

เราลดโมเลกุลของน้ำที่อยู่ทั้งสองข้างของสมการลง เช่น ลบ 4H 2 O จากแต่ละด้านของสมการและรับสมการไฮโดรไลซิสสุดท้าย:
2H 2 O → 2H 2 0 + O 2 0

ดังนั้นการไฮโดรไลซิสของสารละลายเกลือที่ประกอบด้วยออกซิเจนของโลหะออกฤทธิ์ (รวมถึงอัล) จะลดลงไปเป็นการไฮโดรไลซิสของน้ำ เนื่องจากทั้งไอออนบวกของโลหะและแอนไอออนของสารตกค้างที่เป็นกรดจะไม่มีส่วนร่วมในกระบวนการรีดอกซ์ที่เกิดขึ้นที่อิเล็กโทรด

3. วิธีแก้ปัญหาCuCl2

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
CuCl 2 → Cu 2+ + 2Cl -

ทองแดงอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าของโลหะตามหลังไฮโดรเจน ดังนั้นจะลดลงเฉพาะที่แคโทดเท่านั้น เฉพาะคลอไรด์แอนไอออนเท่านั้นที่จะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก

ถึง: Cu 2+ + 2e → Cu 0
ตอบ: 2Cl - - 2e → Cl 2

CuCl 2 → Cu 0 + Cl 2 .

4. วิธีแก้ปัญหาCuSO4

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-

ทองแดงอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าของโลหะตามหลังไฮโดรเจน ดังนั้นจะลดลงเฉพาะที่แคโทดเท่านั้น โมเลกุลของน้ำจะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก เนื่องจากกรดที่มีออกซิเจนตกค้างในสารละลายที่ขั้วบวกจะไม่ถูกออกซิไดซ์

ถึง: Cu 2+ + 2e → Cu 0
ตอบ: SO 4 2- (ในสารละลาย)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

เราปรับจำนวนอิเล็กตรอนที่แคโทดและแอโนดให้เท่ากัน ในการทำเช่นนี้เราจะคูณค่าสัมประสิทธิ์ทั้งหมดของสมการแคโทดด้วย 2 จำนวนซัลเฟตไอออนก็ต้องเพิ่มเป็นสองเท่าเช่นกัน เนื่องจากในคอปเปอร์ซัลเฟตอัตราส่วนของ Cu 2+ และ SO 4 2- 1:1

ถึง: 2คิว 2+ + 4e → 2คิว 0
ตอบ: 2SO 4 2- (ในสารละลาย)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

เราเขียนสมการโดยรวม:
2Cu 2+ + 2SO 4 2- + 2H 2 O → 2Cu 0 + O 2 + 4H + + 2SO 4 2-

เมื่อรวมแคตไอออนและแอนไอออนเข้าด้วยกัน เราจะได้สมการอิเล็กโทรไลซิสขั้นสุดท้าย:
2CuSO 4 + 2H 2 O → 2Cu 0 + O 2 + 2H 2 SO 4

5. วิธีแก้ปัญหาNiCl2

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
NiCl 2 → Ni 2+ + 2Cl -

นิกเกิลอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าของโลหะหลังอลูมิเนียมและก่อนไฮโดรเจน ดังนั้นทั้งโลหะและไฮโดรเจนจะลดลงที่แคโทด เฉพาะคลอไรด์แอนไอออนเท่านั้นที่จะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก

ถึง: พรรณี 2+ + 2e → พรรณี 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
ตอบ: 2Cl - - 2e → Cl 2

เราปรับจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับและจ่ายที่แคโทดและแอโนดให้เท่ากัน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้คูณสัมประสิทธิ์ทั้งหมดของสมการแอโนดด้วย 2:

ถึง:พรรณี 2+ + 2e → พรรณี 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
Ni 2+ (ในสารละลาย)
ตอบ: 4Cl - - 4e → 2Cl 2

เราสังเกตว่าตามสูตร NiCl 2 อัตราส่วนของอะตอมของนิกเกิลและคลอรีนคือ 1:2 ดังนั้นจึงต้องเติม Ni 2+ ลงในสารละลายเพื่อให้ได้จำนวน 2NiCl 2 ทั้งหมด สิ่งนี้จะต้องทำเช่นกัน เนื่องจากต้องมีการตอบโต้ของแอนไอออนของไฮดรอกไซด์ในสารละลาย

เรารวมส่วนซ้ายและขวาของกระบวนการแคโทดิกและขั้วบวก:
พรรณี 2+ + พรรณี 2+ + 4Cl - + 2H 2 O → พรรณี 0 + H 2 0 + 2OH - + พรรณี 2+ + 2Cl 2

เรารวมแคตไอออนและแอนไอออนเพื่อให้ได้สมการอิเล็กโทรไลซิสขั้นสุดท้าย:
2NiCl 2 + 2H 2 O → Ni 0 + H 2 0 + Ni(OH) 2 + 2Cl 2

6. วิธีแก้ปัญหาไนโซ4

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
นิSO 4 → พรรณี 2+ + SO 4 2-

นิกเกิลอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าของโลหะหลังอลูมิเนียมและก่อนไฮโดรเจน ดังนั้นทั้งโลหะและไฮโดรเจนจะลดลงที่แคโทด โมเลกุลของน้ำจะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวก เนื่องจากกรดที่มีออกซิเจนตกค้างในสารละลายที่ขั้วบวกจะไม่ถูกออกซิไดซ์

ถึง:พรรณี 2+ + 2e → พรรณี 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
ตอบ: SO 4 2- (ในสารละลาย)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

เราตรวจสอบว่าจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับและที่กำหนดเท่ากัน นอกจากนี้เรายังทราบด้วยว่ามีไฮดรอกไซด์ไอออนอยู่ในสารละลาย แต่ไม่มีการตอบโต้ในบันทึกกระบวนการอิเล็กโทรด จึงต้องเติม Ni 2+ ลงในสารละลาย เนื่องจากจำนวนไอออนของนิกเกิลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า จึงจำเป็นต้องเพิ่มจำนวนซัลเฟตไอออนเป็นสองเท่า:

ถึง:พรรณี 2+ + 2e → พรรณี 0
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
Ni 2+ (ในสารละลาย)
ตอบ: 2SO 4 2- (ในสารละลาย)
2H 2 O - 4e → O 2 + 4H + .

เรารวมส่วนซ้ายและขวาของกระบวนการแคโทดิกและขั้วบวก:
นิ 2+ + นิ 2+ + 2SO 4 2- + 2H 2 O + 2H 2 O → Ni 0 + Ni 2+ + 2OH - + H 2 0 + O 2 0 + 2SO 4 2- + 4H +

เรารวมแคตไอออนและแอนไอออนเข้าด้วยกัน แล้วเขียนสมการอิเล็กโทรลิซิสขั้นสุดท้าย:
2NiSO 4 + 4H 2 O → Ni 0 + Ni(OH) 2 + H 2 0 + O 2 0 + 2H 2 SO 4

แหล่งข้อมูลวรรณกรรมอื่น ๆ ยังพูดถึงทางเลือกอื่นของอิเล็กโทรไลซิสของเกลือโลหะที่ประกอบด้วยออกซิเจนของกิจกรรมระดับกลาง ความแตกต่างก็คือหลังจากเพิ่มด้านซ้ายและด้านขวาของกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสแล้ว จำเป็นต้องรวม H + และ OH - เข้าด้วยกันเพื่อสร้างโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุล 2H + ที่เหลือจะถูกใช้ไปกับการก่อตัวของกรดซัลฟิวริก ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องเติมนิกเกิลและซัลเฟตไอออนเพิ่มเติม:

พรรณี 2+ + SO 4 2- + 2H 2 O + 2H 2 O → Ni 0 + 2OH - + H 2 0 + O 2 0 + SO 4 2- + 4H +

พรรณี 2+ + SO 4 2- + 4H 2 O → Ni 0 + H 2 0 + O 2 0 + SO 4 2- + 2H + + 2H 2 O

สมการสุดท้าย:

NiSO 4 + 2H 2 O → Ni 0 + H 2 0 + O 2 0 + H 2 SO 4

7. วิธีแก้ปัญหาช 3คูน่า

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
CH 3 COONa → CH 3 COO - + Na +

โซเดียมอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าก่อนอะลูมิเนียม ดังนั้น โซเดียมจะไม่รีดิวซ์ที่แคโทด (แคตไอออนยังคงอยู่ในสารละลาย) ตามกฎข้างต้น เฉพาะไฮโดรเจนเท่านั้นที่ถูกรีดิวซ์ที่แคโทด ที่ขั้วบวก การเกิดออกซิเดชันของอะซิเตตไอออนจะเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์และกากโซ่คาร์บอนที่เพิ่มขึ้นสองเท่า:

ถึง: 2Na+ (ในสารละลาย)
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
ตอบ: 2CH 3 COO - - 2e → CH 3 -CH 3 + CO 2

เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนในกระบวนการออกซิเดชั่นและการรีดักชันเท่ากัน เราจึงสร้างสมการสรุป:
2Na + + 2CH 3 COO - + 2H 2 O → 2Na + + 2OH - + H 2 0 + CH 3 -CH 3 + CO 2

เราเชื่อมต่อแคตไอออนและแอนไอออน:
2CH 3 COON + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 0 + CH 3 -CH 3 + CO 2

8. วิธีแก้ปัญหาเอช 2ดังนั้น 4

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
ชม 2 SO 4 → 2H + + ดังนั้น 4 2-

ในบรรดาแคตไอออนนั้น มีเพียงแคตไอออน H+ เท่านั้นที่มีอยู่ในสารละลาย และพวกมันจะถูกรีดิวซ์เป็นสารธรรมดา การเกิดออกซิเดชันของน้ำจะเกิดขึ้นที่ขั้วบวก เนื่องจากสารตกค้างที่เป็นกรดซึ่งมีออกซิเจนในสารละลายที่ขั้วบวกจะไม่ถูกออกซิไดซ์

ถึง: 2H + +2e → H 2
ตอบ: 2H 2 O - 4e → O 2 + 4H +

มาทำให้จำนวนอิเล็กตรอนเท่ากันกัน ในการทำเช่นนี้ เราเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์แต่ละตัวเป็นสองเท่าในสมการของกระบวนการแคโทด:

ถึง: 4ชม. + +4e → 2ชม. 2
ตอบ: 2H 2 O - 4e → O 2 + 4H +

ลองสรุปด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ:
4H + + 2H 2 O → 2H 2 + O 2 + 4H +

แคตไอออนของ H+ พบได้ในทั้งสองด้านของปฏิกิริยา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องลดแคตไอออนลง เราพบว่าในกรณีของสารละลายกรด มีเพียงโมเลกุลของ H2O เท่านั้นที่จะผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส:
2H 2 O → 2H 2 + O 2

9. วิธีแก้ปัญหาNaOH

เราอธิบายการแยกตัวออกเป็นไอออน:
NaOH → นา + + OH -

โซเดียมอยู่ในอนุกรมแรงดันไฟฟ้าก่อนอะลูมิเนียม ดังนั้น โซเดียมจะไม่รีดิวซ์ที่แคโทด (แคตไอออนยังคงอยู่ในสารละลาย) ตามกฎแล้วจะมีเพียงไฮโดรเจนเท่านั้นที่ลดลงที่แคโทด ที่ขั้วบวก แอนไอออนของไฮดรอกไซด์จะออกซิไดซ์เพื่อสร้างออกซิเจนและน้ำ:

ถึง: Na+ (ในสารละลาย)
2H 2 O + 2e → H 2 0 + 2OH -
ตอบ: 4OH - - 4e → O 2 + 2H 2 O

ลองทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่รับและจ่ายที่อิเล็กโทรดเท่ากัน:

ถึง: Na+ (ในสารละลาย)
4H 2 O + 4e → 2H 2 0 + 4OH -
ตอบ: 4OH - - 4e → O 2 + 2H 2 O

มาสรุปส่วนซ้ายและขวาของกระบวนการกัน:
4H 2 O + 4OH - → 2H 2 0 + 4OH - + O 2 0 + 2H 2 O

การลด 2H 2 O และ OH - ไอออนเราได้สมการอิเล็กโทรไลซิสสุดท้าย:
2H 2 O → 2H 2 + O 2

บทสรุป:
ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลาย 1) กรดที่ประกอบด้วยออกซิเจน
2) อัลคาไล;
3) เกลือของโลหะแอคทีฟและกรดที่ประกอบด้วยออกซิเจน
อิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกิดขึ้นบนอิเล็กโทรด:
2H 2 O → 2H 2 + O 2

อิเล็กโทรดที่มีการรีดักชันเกิดขึ้นเรียกว่าแคโทด

อิเล็กโทรดที่เกิดออกซิเดชั่นคือขั้วบวก

ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของเกลือหลอมเหลวของกรดปราศจากออกซิเจน: HCl, HBr, HI, H 2 S (ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริกหรือกรดไฮโดรฟลูออริก - HF)

ในการละลาย เกลือดังกล่าวประกอบด้วยไอออนบวกของโลหะและแอนไอออนของกรดที่ตกค้าง

ตัวอย่างเช่น, โซเดียมคลอไรด์ = โซเดียม++คลอรีน -

ที่แคโทด: นา + + ē = นา โซเดียมของโลหะเกิดขึ้น (โดยทั่วไปคือโลหะที่เป็นส่วนหนึ่งของเกลือ)

ที่ขั้วบวก: 2ซล - - 2ē = Cl2 ก๊าซคลอรีนเกิดขึ้น (โดยทั่วไปคือฮาโลเจนที่เป็นส่วนหนึ่งของกรดตกค้าง - ยกเว้นฟลูออรีน - หรือกำมะถัน)

ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายอิเล็กโทรไลต์

กระบวนการที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดถูกกำหนดโดยค่าของศักย์อิเล็กโทรดมาตรฐานและความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ (สมการ Nernst) หลักสูตรของโรงเรียนไม่คำนึงถึงการพึ่งพาศักย์อิเล็กโทรดกับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์และไม่ใช้ค่าตัวเลขของศักย์อิเล็กโทรดมาตรฐาน ก็เพียงพอแล้วสำหรับนักเรียนที่จะรู้ว่าในชุดของความตึงเครียดทางเคมีไฟฟ้าของโลหะ (ชุดของกิจกรรมของโลหะ) ค่าของศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่ Me +n /Me คือ:

1. เพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา
2. โลหะในอนุกรมจนถึงไฮโดรเจนจะมีค่าเป็นลบของค่านี้
3. ไฮโดรเจนเมื่อรีดักชันโดยปฏิกิริยา 2Н + + 2ē = Н 2, (เช่นจากกรด) มีศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานเป็นศูนย์
4. โลหะในแถวหลังไฮโดรเจนมีค่าบวกของค่านี้

! ไฮโดรเจนระหว่างการรีดักชันตามปฏิกิริยา:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + ฮ 2 , (เช่น จากน้ำในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง) มีค่าลบของศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน -0.41

วัสดุแอโนดสามารถละลายได้ (เหล็ก โครเมียม สังกะสี ทองแดง เงิน และโลหะอื่นๆ) และไม่ละลายน้ำ - เฉื่อย - (ถ่านหิน กราไฟท์ ทอง แพลทินัม) ดังนั้นสารละลายจะมีไอออนที่เกิดขึ้นเมื่อแอโนดละลาย:

ฉัน - เนะ = ฉัน + น

ไอออนของโลหะที่เกิดขึ้นจะปรากฏในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ และจะต้องคำนึงถึงกิจกรรมเคมีไฟฟ้าของไอออนด้วย

จากนี้ สามารถกำหนดกฎต่อไปนี้สำหรับกระบวนการที่เกิดขึ้นที่แคโทด:

1. อิเล็กโทรไลต์ไอออนบวกอยู่ในชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าของโลหะจนถึงและรวมถึงอลูมิเนียม กระบวนการลดน้ำอยู่ระหว่างดำเนินการ:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + ชม. 2

ไอออนบวกของโลหะยังคงอยู่ในสารละลายในพื้นที่แคโทด

2. อิเล็กโทรไลต์ไอออนบวกตั้งอยู่ระหว่างอลูมิเนียมและไฮโดรเจน ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ ไม่ว่าจะเกิดกระบวนการลดน้ำหรือกระบวนการลดไอออนของโลหะก็ตาม เนื่องจากไม่ได้ระบุความเข้มข้นในงาน กระบวนการที่เป็นไปได้ทั้งสองกระบวนการจะถูกบันทึก:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + ชม. 2

ฉัน +n + เนะ = ฉัน

3. อิเล็กโทรไลต์ไอออนบวก - นี่คือไฮโดรเจนไอออนเช่น อิเล็กโทรไลต์ - กรด ไอออนไฮโดรเจนจะลดลง:

2Н + + 2ē = Н 2

4. อิเล็กโทรไลต์ไอออนบวกอยู่หลังไฮโดรเจน ไอออนบวกของโลหะจะลดลง

ฉัน +n + เนะ = ฉัน

กระบวนการที่ขั้วบวกขึ้นอยู่กับวัสดุขั้วบวกและลักษณะของไอออน

1. ถ้าขั้วบวกละลาย (เช่น เหล็ก สังกะสี ทองแดง เงิน) แสดงว่าโลหะของขั้วบวกจะถูกออกซิไดซ์

ฉัน - เนะ = ฉัน + น

2. หากขั้วบวกเฉื่อยเช่น ไม่ละลายน้ำ (กราไฟท์, ทอง, แพลทินัม):

ก) ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือของกรดปราศจากออกซิเจน (ยกเว้นฟลูออไรด์) กระบวนการออกซิเดชั่นของไอออนจะเกิดขึ้น

2ซล - - 2ē = Cl2

2ห้องนอน - - 2ē = Br 2

2I - - 2ē = ฉัน 2

เอส 2 - - 2ē = ส

b) ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายอัลคาไลกระบวนการออกซิเดชันของกลุ่มไฮดรอกโซ OH - เกิดขึ้น:

4OH - - 4ē = 2H 2 O + O 2

c) ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือของกรดที่ประกอบด้วยออกซิเจน: HNO 3, H 2 SO 4, H 2 CO 3, H 3 PO 4 และฟลูออไรด์ กระบวนการออกซิเดชันของน้ำจะเกิดขึ้น

2H 2 O - 4ē = 4H + + O 2

d) ในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของอะซิเตต (เกลือของกรดอะซิติกหรือกรดเอทาโนอิก) อะซิเตตไอออนจะถูกออกซิไดซ์เป็นอีเทนและคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) - คาร์บอนไดออกไซด์

2CH 3 ซีโอโอ - - 2ē = C 2 H 6 + 2CO 2

ตัวอย่างงาน

1. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างสูตรของเกลือกับผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นบนขั้วบวกเฉื่อยระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายที่เป็นน้ำ

สูตรเกลือ

ก) ไนโซ 4

B) โซเดียมคลอไรด์ 4

B) LiCl

D) RbBr

ผลิตภัณฑ์บนขั้วบวก

1) ส 2) SO 2 3) Cl 2 4) O 2 5) H 2 6) Br 2

สารละลาย:

เนื่องจากการกำหนดระบุขั้วบวกเฉื่อย เราจึงพิจารณาเฉพาะการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับสารตกค้างที่เป็นกรดที่เกิดขึ้นระหว่างการแยกตัวของเกลือ:

ดังนั้น 4 2 - สารตกค้างที่เป็นกรดของกรดที่มีออกซิเจน กระบวนการออกซิเดชั่นของน้ำเกิดขึ้นและออกซิเจนถูกปล่อยออกมา คำตอบ 4

คลอโล4 - สารตกค้างที่เป็นกรดของกรดที่มีออกซิเจน กระบวนการออกซิเดชั่นของน้ำเกิดขึ้นและออกซิเจนถูกปล่อยออกมา คำตอบ 4.

Cl - สารตกค้างที่เป็นกรดของกรดที่ปราศจากออกซิเจน กระบวนการออกซิเดชันของสารตกค้างที่เป็นกรดนั้นกำลังดำเนินการอยู่ คลอรีนจะถูกปล่อยออกมา คำตอบ 3.

บ - สารตกค้างที่เป็นกรดของกรดที่ปราศจากออกซิเจน กระบวนการออกซิเดชันของสารตกค้างที่เป็นกรดนั้นกำลังดำเนินการอยู่ โบรมีนจะถูกปล่อยออกมา ตอบ 6.

คำตอบทั่วไป: 4436

2. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างสูตรของเกลือกับผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นที่แคโทดระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายที่เป็นน้ำ

สูตรเกลือ

ก) อัล(หมายเลข 3) 3

ข) ปรอท(หมายเลข 3) 2

B) ลูกบาศ์ก(หมายเลข 3) 2

ง) นาโน 3

ผลิตภัณฑ์บนขั้วบวก

1) ไฮโดรเจน 2) อลูมิเนียม 3) ปรอท 4) ทองแดง 5) ออกซิเจน 6) โซเดียม

สารละลาย:

เนื่องจากงานนี้ระบุแคโทด เราจึงพิจารณาเฉพาะการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับแคตไอออนของโลหะที่เกิดขึ้นระหว่างการแยกตัวของเกลือ:

อัล 3+ ตามตำแหน่งของอลูมิเนียมในชุดไฟฟ้าเคมีของแรงดันไฟฟ้าของโลหะ (ตั้งแต่เริ่มต้นของซีรีส์จนถึงอลูมิเนียม) กระบวนการลดน้ำจะเกิดขึ้น ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมา คำตอบ 1.

ปรอท 2+ ตามตำแหน่งของปรอท (หลังไฮโดรเจน) จะเกิดกระบวนการรีดิวซ์ไอออนของปรอท ดาวพุธจะเกิดขึ้น คำตอบ 3.

คิว 2+ ตามตำแหน่งของทองแดง (หลังไฮโดรเจน) จะเกิดกระบวนการลดไอออนของทองแดง คำตอบ 4.

นา+ ตามตำแหน่งของโซเดียม (ตั้งแต่ต้นแถวจนถึงอลูมิเนียม) กระบวนการลดน้ำจะเกิดขึ้น คำตอบ 1.

คำตอบทั่วไป: 1341