Александрова м, електроліз розчинів і розплавів солей, журнал «хімія» № 14

Цілі першого уроку: навчити писати схеми електролізу розчинів і розплавів солей і застосовувати отримані знання для вирішення розрахункових завдань; продовжити формування навичок роботи з підручником, тестовими матеріалами; обговорити застосування електролізу в народному господарстві.

П л а н п е р в о г о у р о к а

1. Повторення вивчених способів отримання металів.

2. Пояснення нового матеріалу.

4. Перевірка засвоєння знань на тестових завданнях.

5. Повідомлення про застосування електролізу.

ХІД ПЕРШОГО УРОКУ

Повторення вивчених способів отримання металів на прикладі отримання міді з оксиду міді (II).

Запис рівнянь відповідних реакцій:

Ще один спосіб отримання металів з розчинів і розплавів їх солей - електрохімічний. або електроліз.

Електроліз - це окислювально-відновний процес, що відбувається на електродах при пропущенні електричного струму через розплав або розчин електроліту.

Електроліз розплаву хлориду натрію:

катод (-) (Na +): Na + + е = Na 0,

анод (-) (Cl -): Cl - - е = Cl 0. 2Cl 0 = Cl2;

Електроліз розчину хлориду натрію:

катод (-) (Na +; Н +): H + + е = H 0. 2H 0 = H2

анод (+) (Cl -; OН -): Cl - - е = Cl 0. 2Cl 0 = Cl2;

Електроліз розчину нітрату міді (II):

катод (-) (Cu 2+; Н +): Cu 2+ + 2е = Cu 0.

анод (+) (OН -): OH - - е = OH 0.

Ці три приклади показують, чому електроліз проводити вигідніше, ніж здійснювати інші способи отримання металів: виходять метали, гідроксиди, кислоти, гази.

Ми писали схеми електролізу, а тепер спробуємо написати відразу рівняння електролізу, не звертаючись до схем, а тільки використовуючи шкалу активності іонів:

Приклади рівнянь електролізу:

Рішення задач з підручника Г.Е.Рудзітіса і Ф.Г.Фельдмана (9-й клас, с. 120, № 1, 2).

Завдання 1. При електролізі розчину хлориду міді (II) маса катода збільшилася на 8 м Який газ виділився, яка його маса?

(Cu) = 8/64 = 0,125 моль,

(Cu) = (Сl2) = 0,125 моль,

Відповідь. Газ - хлор масою 8,875 г.

Завдання 2. При електролізі водного розчину нітрату срібла виділилося 5,6 л газу. Скільки грамів металу відклалося на катоді?

(Ag) = 4 (O2) = 4 • 25 = 1 моль,

m (Ag) = 1 • 107 = 107 м

Відповідь. 107 г срібла.

1. При електролізі розчину гідроксиду калію на катоді виділяється:

а) водень; б) кисень; в) калій.

2. При електролізі розчину сульфату міді (II) в розчині утворюється:

а) гідроксид міді (II);

б) сірчана кислота;

3. При електролізі розчину хлориду барію на аноді виділяється:

а) водень; б) хлор; в) кисень.

4. При електролізі розплаву хлориду алюмінію на катоді виділяється:

а) алюміній; б) хлор;

в) електроліз неможливий.

5. Електроліз розчину нітрату срібла протікає за наступною схемою:

1. При електролізі розчину гідроксиду натрію на аноді виділяється:

а) натрій; б) кисень; в) водень.

2. При електролізі розчину сульфіду натрію в розчині утворюється:

а) сірководнева кислота;

б) гідроксид натрію;

3. При електролізі розплаву хлориду ртуті (II) на катоді виділяється:

а) ртуть; б) хлор; в) електроліз неможливий.

4. При електролізі розчину нітрату срібла на катоді виділяється:

а) срібло; б) водень; в) кисень.

5. Електроліз розчину нітрату ртуті (II) протікає за наступною схемою:

1. При електролізі розчину нітрату міді (II) на катоді виділяється:

а) мідь; б) кисень; в) водень.

2. При електролізі розчину броміду літію в розчині утворюється:

б) бромоводородной кислота;

в) гідроксид літію.

3. При електролізі розплаву хлориду срібла на катоді виділяється:

а) срібло; б) хлор; в) електроліз неможливий.

4. При електролізі розчину хлориду алюмінію алюміній виділяється на:

а) катоді; б) аноді; в) залишається в розчині.

5. Електроліз розчину броміду барію протікає за наступною схемою:

1. При електролізі розчину гідроксиду барію на аноді виділяється:

а) водень; б) кисень; в) барій.

2. При електролізі розчину йодиду калію в розчині утворюється:

а) йодоводородная кислота;

б) вода; в) гідроксид калію.

3. При електролізі розплаву хлориду свинцю (II) на катоді виділяється:

а) свинець; б) хлор; в) електроліз неможливий.

4. При електролізі розчину нітрату срібла на катоді виділяється:

а) срібло; б) водень; в) кисень.

5. Електроліз розчину сульфіду натрію протікає за наступною схемою:

Застосування електролізу в народному господарстві

1. Для захисту металевих виробів від корозії на їх поверхню наносять найтонший шар іншого металу: хрому, срібла, золота, нікелю і т.д. Іноді, щоб не витрачати дорогі метали, виробляють багатошарове покриття. Наприклад, зовнішні деталі автомобіля спочатку покривають тонким шаром міді, на мідь наносять тонкий шар нікелю, а на нього - шар хрому.

При нанесенні покриттів на метал електролізом вони виходять рівними по товщині, міцними. Таким способом можна покривати вироби будь-якої форми. Цю галузь прикладної електрохімії називають гальваностегія.

2. Крім захисту від корозії гальванічні покриття надають гарний декоративний вигляд виробам.

3. Інша галузь електрохімії, близька за принципом до гальваностегії, названа гальванопластики. Це процес отримання точних копій різних предметів. Для цього предмет покривають воском і отримують матрицю. Все поглиблення копійованого предмета на матриці будуть виступами. Поверхня воскової матриці покривають тонким шаром графіту, роблячи її проводить електричний струм.

Отриманий графітовий електрод опускають в ванну з розчином сульфату міді. Анодом служить мідь. При електролізі мідний анод розчиняється, а на графітовому катоді осідає мідь. Таким чином виходить точна мідна копія.

За допомогою гальванопластики виготовляють кліше для друку, грамплатівки, металлизируют різні предмети. Гальванопластика відкрита українським вченим Б.С.Якобі (1838).

Виготовлення штампів для грамплатівок включає нанесення найтоншого срібного покриття на пластмасову пластинку, щоб вона стала електропровідною. Потім на платівку завдають електролітичне нікелеве покриття.

Чим слід зробити платівку в електролітичній ванні - анодом або катодом?

(Про т в е т. Катодом.)

4. Електроліз використовують для одержання багатьох металів: лужних, лужноземельних, алюмінію, лантаноїдів і ін.

5. Для очищення деяких металів від домішок метал з домішками підключають до анода. Метал розчиняється в процесі електролізу і виділяється на металевому катоді, а домішка залишається в розчині.

6. Електроліз знаходить широке застосування для отримання складних речовин (лугів, кисневмісних кислот), галогенів.

Схема електролізу води

Практична робота
(другий урок)

Мета уроку. Провести електроліз води, показати гальваностегію на практиці, закріпити знання, отримані на першому уроці.

Оборудованіе.На столах учнів. плоска батарейка, два дроти з клемами, два графітових електрода, хімічний стакан, пробірки, штатив з двома лапками, 3% -й розчин сульфату натрію, спиртівка, сірники, скіпка.

На столі вчителя. то ж + розчин мідного купоросу, латунний ключ, мідна трубка (шматок міді).

1. Прикріпити дроти клемами до електродів.

2. Електроди поставити в склянку, щоб вони не стикалися.

3. Налити в стакан розчин електроліту (сульфату натрію).

4. У пробірки налити води і, опустивши їх в стакан з електролітом догори дном, надіти їх на графітові електроди по черзі, закріпивши верхній край пробірки в лапці штатива.

5. Після того як прилад буде змонтований, кінці проводів прикріпити до батарейці.

6. Спостерігати виділення бульбашок газів: на аноді їх виділяється менше, ніж на катоді. Після того як в одній пробірці майже вся вода витіснити виділяється газом, а в іншій - наполовину, від'єднати дроти від батарейки.

7. Запалити спиртівку, обережно зняти пробірку, де вода майже повністю витіснила, і піднести до спиртівці - пролунає характерний хлопок газу.

8. Запалити лучину. Зняти другу пробірку, перевірити тліючої лучиною газ.

Завдання для учнів

1. Замалювати прилад.

2. Написати рівняння електролізу води і пояснити, чому треба було проводити електроліз в розчині сульфату натрію.

3. Написати рівняння реакцій, що відображають виділення газів на електродах.

Учительський демонстраційний експеримент
(Можуть виконувати кращі учні класу
при наявності відповідного обладнання)

1. Приєднати клеми проводів до мідної трубки і латунного ключу.

2. Опустити трубку і ключ в стакан з розчином сульфату міді (II).

3. Приєднати другі кінці проводів до батарейці: «мінус» батарейки до мідної трубки, «плюс» до ключу!

4. Спостерігати виділення міді на поверхні ключа.

5. Після виконання експерименту спочатку від'єднати клеми від батарейки, потім вийняти ключ із розчину.

6. Розібрати схему електролізу з розчинним електродом:

анод (+): Сu 0 - 2 e = Cu 2+,

катод (-): Cu 2+ + 2e = Сu 0.

Сумарне рівняння електролізу з розчинним анодом написати не можна.

Електроліз проводився в розчині сульфату міді (II), оскільки:

а) потрібен розчин електроліту, щоб протікав електричний струм, тому що вода є слабким електролітом;

б) не виділятимуться будь-які побічні продукти реакцій, а тільки мідь на катоді.