Электролиз

Август 22, 2022

Главная
Химия
Электролиз

Содержание

2. Электролиз - это совокупность процессов, которые протекают на электродах при прохождении постоянного электрического тока через растворы
3. Для проведения процесса электролиза используют специальные устройства – электролизеры.
4. В лабораторных условиях электролизером служит стеклянная ячейка, состоящая из двух электродов и электролита. Электроды подключаются к
5. На отрицательно заряженном электроде - катоде происходит электрохимическое восстановление частиц (атомов, молекул, катионов), а на положительно
6. Аноды могут быть: растворимые, активные, когда в процессе электролиза окисляется материал анода (Zn, Fe,Cu); нерастворимые, инертные,
7. Пример: рассмотрим электролиз расплава – хлорида натрия NaCl.
8. На катоде - идет процесс восстановления катионов Na+ электронами внешнего источника тока. Одновременно на аноде протекает
9. Растворы электролитов В случае электролиза растворов электролита следует учитывать, что кроме ионов электролита МеА → Ме(+)
10. В водных растворах процессы осложняются за счет конкуренции воды, электродной поляризации (перенапряжение) и вторичных процессов. Электродная
11. Перенапряжением электрода называют разность между фактическим и теоретическим электродными потенциалами. Перенапряжение металлов настолько мало, что им
12. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ: На электродах в первую очередь протекают те процессы, которые требуют меньшей затраты
13. Рассмотрим восстановление катионов из водных растворах на К (-):
14. Рассмотрим окисление анионов из водных растворах на А (+):
15. При рассмотрении процессов, протекающих на электродах при электролизе, необходимо помнить, что потенциалы водородного и кислородного электродов
16. Пример: рассмотрим электролиз водного раствора – хлорида натрия NaCl На аноде окисляются анионы Сl−, а не
17. Рассмотрим пример электролиза раствора электролита (К2SO4) с инертным анодом:
18. При таком соотношении потенциалов в первую очередь будет восстанавливаться вода: . По соотношению потенциалов на аноде
19. 3. Электролиз раствора с активным анодом Cu - активный анод, в качестве электролита - водный раствор
20. На аноде могут окисляться три вещества: анионы электролита, молекулы воды и сам активный анод. По соотношению
21. В силу диффузии ионы меди из анодного пространства, где их концентрация высока, будут перемещаться к катоду.
22. ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА Законы Фарадея Законы Фарадея являются количественными законами электролиза. Первый закон Фарадея: Масса вещества, выделяющегося
23. Второй закон Фарадея: При прохождении через расплав или раствор электролита 96500 Кл электричества на электродах выделяется
24. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА Широко используется в различных областях промышленности. В химической промышленности распространенным является электролиз раствора NaCl
25. Кроме того, электролизом получают фтор из расплава смеси HF и NaF, водород и кислород из воды.
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Электролиз - это совокупность процессов, которые протекают на электродах при прохождении

постоянного электрического тока через растворы или расплавы электролитов.
Явление электролиза противоположно работе ГЭ, т.е. протекает процесс преобразования электрической энергии в «химическую».

Слайд 3

Для проведения процесса электролиза используют специальные устройства – электролизеры.

Слайд 4

В лабораторных условиях электролизером служит стеклянная ячейка, состоящая из двух электродов

и электролита. Электроды подключаются к внешнему источнику тока, но так как процесс электролиза противоположен работе ГЭ, то (-) полюс - катод, а (+) - анод.

Слайд 5

На отрицательно заряженном электроде - катоде происходит электрохимическое восстановление частиц (атомов,

молекул, катионов), а на положительно заряженном электроде - аноде идет электрохимическое окисление частиц (атомов, молекул, анионов).

Слайд 6

Аноды могут быть:
растворимые, активные, когда в процессе электролиза окисляется материал

анода (Zn, Fe,Cu);
нерастворимые, инертные, неактивные, которые передают только (е-) - графит, платина.

Слайд 7

Пример: рассмотрим электролиз расплава – хлорида натрия NaCl.

Слайд 8

На катоде - идет процесс восстановления катионов Na+ электронами внешнего источника

тока. Одновременно на аноде протекает окисление анионов Cl- за счет энергии внешнего источника тока.
Суммарная реакция электролиза:
2 NaCl → 2 Na + Cl2, ∆G>0
Процессы электролиза расплавов солей и щелочей используются для промышленного получения ряда активных металлов от Li………до…………Al.

Слайд 9

Растворы электролитов
В случае электролиза растворов электролита следует учитывать, что кроме ионов

электролита МеА → Ме(+) + А(-),
имеются продукты диссоциации воды:
Н2О → Н(+) + ОН(-),
которые при прохождении тока получают направленное движение к электродам и могут окисляться или восстанавливаться.
К (-):← ← Ме+ , Н+, Н2О
А (+):←← А-, ОН-, Н2О
Между ними происходит своеобразное «соперничество».

Слайд 10

В водных растворах процессы осложняются за счет конкуренции воды, электродной поляризации

(перенапряжение) и вторичных процессов.
Электродная поляризация - это изменение электродного потенциала на электродах под действием электрического тока (на катоде Е становится более отрицательное, а на аноде более положительное).

Слайд 11

Перенапряжением электрода называют разность между фактическим и теоретическим электродными потенциалами. Перенапряжение металлов

настолько мало, что им пренебрегают. Велико перенапряжение водорода и кислорода.
Вторичные процессы – это процессы адсорбции, диффузии, т.е. соединение ионов в молекулы.

Слайд 12

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ:
На электродах в первую очередь протекают те

процессы, которые требуют меньшей затраты энергии:
на катоде сначала восстанавливаются те катионы, потенциал которых наибольший;
на аноде – анионы, потенциал которых наименьший.

Слайд 13

Рассмотрим восстановление катионов из водных растворах на К (-):

Слайд 14

Рассмотрим окисление анионов из водных растворах на А (+):

Слайд 15

При рассмотрении процессов, протекающих на электродах при электролизе, необходимо помнить, что

потенциалы водородного и кислородного электродов зависят от реакции среды (рН).

Потенциалы водородного и кислородного электродов
при различных значениях рН среды
(Т = 298 К, p = 101 кПа)

Слайд 16

Пример: рассмотрим электролиз водного раствора – хлорида натрия NaCl
На аноде окисляются

анионы Сl−, а не кислород из молекул воды, так как электродный потенциал хлора равен +1,36 B. Это значение меньше, чем у кислорода, и следовательно, хлор отдает электроны легче, чем кислород
Екислорода = +1,8 B.

Слайд 17

Рассмотрим пример электролиза раствора электролита (К2SO4) с инертным анодом:

Слайд 18

При таком соотношении потенциалов в первую очередь будет восстанавливаться вода:
.
По соотношению

потенциалов на аноде в первую очередь будет окисляться вода.
.
Анодное окисление воды:
.

Слайд 19

3. Электролиз раствора с активным анодом
Cu - активный анод, в качестве

электролита - водный раствор H2SO4
.
По соотношению потенциалов в первую очередь будут восстанавливаться ионы водорода из кислоты
.

Слайд 20

На аноде могут окисляться три вещества: анионы электролита, молекулы воды и

сам активный анод.

По соотношению потенциалов активный анод будет окисляться в первую очередь:

Слайд 21

В силу диффузии ионы меди из анодного пространства, где их концентрация

высока, будут перемещаться к катоду.
Когда достигнет катода, то по соотношению потенциалов меди и водорода, начнется восстановление ионов меди

Слайд 22

ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Законы Фарадея
Законы Фарадея являются количественными законами электролиза.
Первый закон Фарадея:
Масса

вещества, выделяющегося на электродах, прямо пропорциональна количеству прошедшего через раствор электричества

Слайд 23

Второй закон Фарадея:
При прохождении через расплав или раствор электролита 96500 Кл

электричества на электродах выделяется 1 моль эквивалента вещества.
- электрохимический эквивалент вещества.
m = Mэ I t / F
- объединённый закон Фарадея.

Слайд 24

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Широко используется в различных областях промышленности.
В химической промышленности распространенным

является электролиз раствора NaCl с получением газообразного хлора на аноде, водорода на катоде и раствора щелочи в катодном пространстве.

Слайд 25

Кроме того, электролизом получают фтор из расплава смеси HF и NaF,

водород и кислород из воды.