Урок: Теория электролиза. Электролиз расплавов и растворов.

Урок: Теория электролиза. Электролиз расплавов и растворов.

Цели:

Изучение процесса электролиза

Использование информационно–компьютерных технологий с целью повышения эффективности усвоения учебного материала.

Задачи:

-научить учащихся определять процессы, происходящие на электродах, составлять суммарные уравнения реакции электролиза;

- научить учащихся пользоваться опорными знаниями, составлять опорный конспект урока;

- углубить знания окислительно-восстановительных процессов, понимания практического значения электролиза в природе и жизни человека;

-развивать мышление учащихся,научить их делать логические выводы из наблюдений;

-закрепить умения работы с опорными конспектами и учебной литературой

Тип урока: изучение нового материала

Вид урока: проблемно-исследовательский

Оборудование:

Компьютер, проектор, экран.

                                                  Ход урока

Понятие электролиза

Электролиз – это окислительно-восстановительная реакция, которая протекает под действием электрического тока на электродах, погруженных в раствор или расплав электролита.

Существует два типа электродов.

Анод – это электрод, на котором происходит окисление.

Катод – это электрод, на котором происходит восстановление. К аноду стремятся анионы, так как он имеет положительный заряд. К катоду стремятся катионы, потому что он заряжен отрицательно и, согласно законам физики, разноименные заряды притягиваются. В любом электрохимическом процессе присутствуют оба электрода. Прибор, в котором осуществляется электролиз, называется электролизер. Рис. 1.

Рис. 1

Электролиз расплава

I. Процессы, происходящие при электролизе расплавов электролитов

В расплавах электролиты диссоциируют на ионы. Это термическая диссоциация электролитов. При пропускании электрического тока катионы восстанавливаются на катоде, так как принимают от него электроны. Анионы кислотного остатка и гидроксид-анионы окисляются на катоде, так как отдают ему свои электроны.

Пример №1. Электролиз расплава хлорида натрия

При термической диссоциации хлорида натрия образуются ионы натрия и хлора.

Na Cl → Na⁺ + Cl⁻

– на катоде выделяется натрий:

2 Na⁺ + 2 e⁻ → 2 Na

– на аноде выделяется хлор:

2 Cl⁻ − 2 e⁻ → Cl₂

– суммарное ионное уравнение реакции (уравнение катодного процесса помножили на 2)

2 Na⁺ + 2 Cl⁻ → 2 Na⁰ + Cl⁰₂

– суммарная реакция:

2 NaCl 2 Na + Cl₂

Пример №2. Электролиз расплава гидроксида калия

При электролизе расплавов щелочей и солей на катоде осаждается металл.

2. Анионы бескислородных кислот окисляются на аноде, давая соответствующее соединение, например, хлорид-анионы образуют хлор.

Анионы кислородсодержащих кислот образуют соответствующий оксид и кислород.

Электролиз раствора

II. Процессы, происходящие при электролизе растворов электролитов

При электролизе растворов электролитов, кроме интересующих нас соединений есть еще и вода, которая также может подвергаться электролизу. Поэтому, исходя из строения соединения, электролиз может протекать либо с ионами соли, либо с водой.

Процессы, происходящие на катоде

1. Катионы активных металлов, стоящие в ряду напряжений до алюминия, не разряжаются на катоде. См. рис. 2. В этом случае происходит только восстановление воды.

Рис. 2

2Н₂О+2 e⁻ → Н₂ + 2ОН⁻

2. Катионы металлов, расположенных в ряду напряжений от алюминия до водорода, разряжаются в той или иной степени одновременно с молекулами воды. При этом одновременно происходят следующие процессы:

Meⁿ⁺+ne^- → Me

2Н₂О+2 e⁻ → Н₂ + 2ОН⁻

3. При наличии в растворе катионов металлов, расположенных в ряду напряжений после водорода, на катоде, прежде всего, происходит восстановление катионов этих металлов. Meⁿ⁺+ne^- →Me

Процессы, происходящие на аноде

Различают два типа анодов: инертный и активный. Инертный анод – это анод, материал которого не окисляется в процессе электролиза (Pt). Активный анод – это анод, который окисляется в процессе электролиза. Например, графит.

Электролиз с инертным анодом

В анодном процессе могут принимать участие анионы некоторых бескислородных кислот Cl^-,Br^-,I^-, S^2-и гидроксид-ионы ОН ^-(разряжаются только эти анионы), например:

2Br^- - 2е^- →Br_2; 4ОН⁻ − 4 e⁻ → О₂ +2Н₂О (в щелочной среде)

Если в растворе присутствуют анионы F^-,SO^2-₄, NO^-₃, PO₄^3-, CO₃^2- и некоторые другие, то окислению подвергается только вода:

2Н₂О - 4 e⁻ → О₂ + 4Н⁺(в нейтральной и кислой среде)

Электролиз с активным анодом

В случае с активным анодом, число конкурирующих окислительных процессов увеличивается до трех:

- Электрохимическое окисление материала анода

- Окисление воды с выделением кислорода

- Окисление анионов растворенного соединения

Примеры написания уравнений электролиза

Приведем примеры электролиза раствора некоторых веществ.

Пример №1. Электролиз раствора хлорида натрия

Список литературы

1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е изд. – М.: Просвещение, 2012.

Домашнее задание

1. №№2-4 (с. 89) Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е изд. – М.: Просвещение, 2012.

Что такое катод? Анод?

Урок: Теория электролиза. Электролиз расплавов и растворов.

Цели: