Приклад. Електроліз розплаву NaCl.
NaCl → Na++Cl-
K(-) Na++1e → Na0
A(+)2Cl- - 2 e → Cl20
2NaCl → 2Na + Cl2
Електроліз розчинів
Під час електролізу водних розчинів поряд з катіонами та аніонами в електрохімічних реакціях можуть брати участь молекули води. Щоб визначити, які частинки братимуть участь в катодних і анодних процесах слід враховувати:
а) катодні (відновні) процеси.На катоді відбувається відновлення катіонів металів і Гідрогену або молекул води.
Характер відновного процесу залежить від значення стандартного електродного потенціалу металу:
Катодні процеси (таблиця 5.1)
| Li,Cs,K,Ba,Ca,Na,Mg,Al | Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Pb | Bi, Cu, Ag, Hg, Pt, Au |
| Катіони цих металів не відновлюються, а віднов-люються молекули води: 2Н2О+2е→Н2+2ОН- | Катіони цих металів від-новлюються одночасно з молекулами води, а тому на катоді виділяється і Н2, і метал. Ме+ + е → Ме0 2Н2О+2е→Н2+2ОН- | Катіони цих металів легко і повністю відновлюються на катоді. Ме+ + е → Ме0 |
б) анодні (окисні) процеси.При електролізі розчинів використовують розчинні і нерозчинні – з цинку, міді, нікелю та інших металів.
На нерозчинному аноді відбуваються окиснення аніонів або молекул води.
Анодні процеси (таблиця 5.2)
| Cl-, Br-, I-, S2-, CN- | SO42-, NO2-, NO3-, PO43- |
| Аніони кислот, що не містять атоми Оксигену (за винятком F-), легко окислюються: 2Cl- — 2e → Cl2↑ | Аніони кислот, що містять атоми Окси-гену, не окислюються, а окислюється вода: 2Н2О - 4е → О2↑ + 4Н+ |
Приклад 1. Електроліз розчину СuSO4.
СuSO4 → Cu2+ + SO42-; H2O=Н+ + OH-
K(-) Cu2++2e → Cu0
A(+)2Н2О - 4е → О20↑ + 4Н+
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + О2↑ + 4Н2SO4
Приклад 2. Електроліз розчину КСL.
KCl → K+ + Cl-; H2O=Н+ + OH-
K(-)2Н2О+2е→Н20↑+2ОН-
A(+)2Cl-—2e → Cl20↑
2KCl + 2H2O →Н20↑+ Cl20↑+2KОН
Приклад 3. Електроліз розчину Na2SO4.
Na2SO4→2Na+ + SO42-; H2O=Н+ + OH-
K(-)2Н2О+2е→Н20↑+2ОН-
A(+)2Н2О - 4е → О20↑ + 4Н+
4H2O + →Н2↑+2ОН- + О2↑ + 4Н+
Хід роботи
Завдання 1.
Складіть схему електролізу розплавів солі:
а) КCL; б)Ag2S.
Завдання 2.
Складіть схему електролізу водних розчинів солей (в усіх випадках електроліз проводиться з використанням вугільних електродів):
а) CuSO4; б) MgCl2; в) K2SO4 г) FeCl3.
Контрольні питання.
1. Складіть схему електролізу розплавів солі.
2. Складіть схему електролізу водних розчинів солей (електроліз проводиться з використанням вугільних електродів).
Варіанти індивідуальних завдань (таблиця 5.3)
| № з/п | Питання 1 | Питання 2 |
| NiCl2 | FeCl3 | |
| KI | Al(NO3)3 | |
| FeCl3 | AgNO3 | |
| CoBr2 | Na2CO3 | |
| BaCl2 | CuCl2 | |
| Na2S | Na3PO4 | |
| KBr | Na2S | |
| CuCl2 | Al2S3 | |
| MgS | ZnS | |
| CuS | K2CO3 | |
| MgCl2 | Pb(NO3)2 | |
| K2S | Ni(NO3)2 | |
| NaI | Cu(NO3)2 | |
| LiCl | Fe(NO3)3 | |
| Al2S3 | MnCl2 |
Питання до захисту лабораторної роботи.
1. Що таке електроліз?
2. Які процеси відбуваються на катоді і аноді при електролізі.
3. Як ви розумієте поняття “розчинний анод”, “нерозчинний анод”.
4. У яких випадках при електролізі водних розчинів солей:
а) на катоді виділяється водень;
б) на аноді виділяється кисень;
в) склад електроліту не змінюється.
5. При електролізі водних розчинів яких солей на катоді:
а) відновлюються катіони металу;
б) відновлюються катіони металу і катіони водню із води;
6. Що таке корозія?
7. Які види корозії Ви знаєте?
8. Що являє собою електрохімічна корозія.
9. Сучасні засоби захисту металевих конструкцій від корозії.
Лабораторна робота №7
Властивості сполук заліза.
Мета:закріпити та поглибити знання про властивості заліза, удосконалити навички хімічного експерименту, оволодіти прийомами та технікою якісного аналізу на катіони Fe2+; Fe3+.
Обладнання та реактиви: штатив з пробірками, розчини ферум (II) сульфату, ферум (III) хлориду, натрій гідроксиду, сульфатної і хлоридної кислот, калій перманганату.
Теоретичні відомості
Залізо – сріблясто-білий метал. Густина 7387 г/см3, температура плавлення 15390С. має добру пластичність.
Залізо може проявляти дві характерних ступені окиснення +2 і +3.
Іони двовалентного заліза легко окислюються (навіть киснем повітря або іншими окисниками) в іони трьохвалентного. Тому у розчині сполук двовалентного заліза завжди присутні іони трьохвалентного заліза. Отриманий гідроксид заліза II на повітрі спочатку стає зеленуватим а потім жовто-бурим, переходячи в гідроксид заліза III.
Якісною реакцією на іони заліза (II) є червона кровۥяна сіль K3[Fe(CN6)] (гексаціаноферат (III) калія)
K3[Fe(CN6)] + FeCl2 = КFe[Fe(CN6)] + 2KCl
турнбулева синь
Якісною реакцією на іони заліза (III) жовта кровۥяна сіль K4[Fe(CN6)] (гексаціаноферат (II) калія)
K4[Fe(CN6)] + FeCl3 = КFe[Fe(CN6)] + 3KCl
берлінська лазур
Аналітичним реактивом на трьохвалентне залізо виступає роданід амонію NH4SCN або калію KSCN
FеС13 + ЗКSСN = Fе(SСN)3 + ЗКС1
Fе(SСN)3 – роданід заліза (червоного кольору).
Ферум та його сполуки
Дослід 1. Отримання ферум (II) гідроксиду і перетворення його у ферум (III) гідроксид.
У пробірку до 5-6 крапель розчину ферум (II) сульфату додати декілька крапель розчину натрій гідроксиду до утворення білого осаду і перетворення його на зелений. Розділіть отриманий осад разом з розчином на дві пробірки. Одну з них залиште для наступного досліду, іншу енергійно встряхніть до утворення бурого осаду.