Презентация "Химические источники тока. Электролиз."
презентация к уроку

Слайд 1

Тема: Химические источники тока. Электролиз Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Департамента здравоохранения города Москвы «МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ №5» Теоретическое занятие ОУДп.02. Химия Специальность: 34.02.01 Сестринское дело (базовая подготовка) Квалификация выпускника: Медсестра Москва 2020 Е.В. Субботина– преподаватель химии, первая квалификационная категория

Слайд 2

Вспомним ранее изученное Определение гидролиза. Примеры гидролиза органических соединений: галогеналканов, сложных эфиров, дисахаридов, крахмала, белков.

Слайд 3

Вспомним ранее изученное Выпишите отдельно: сильные кислоты сильные основания слабые кислоты Слабые основания

Слайд 4

Вспомним ранее изученное Гидролиз неорганических веществ: Напишите пример гидролиза соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой;

Слайд 5

Вспомним ранее изученное Гидролиз неорганических веществ: Напишите пример гидролиза соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием;

Слайд 6

Вспомним ранее изученное Какие соли не подвергаются гидролизу? Приведите пример. Какие соли гидролизуются как по катиону так и по аниону? Приведите пример

Слайд 7

Задача 1. Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей Li 3 PO 4 , KCl, CuCl 2 , Cr 2 (SO 4 ) 3 и Na 2 SiO 3 .

Слайд 8

Тема:Химические источники тока. Электролиз Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Департамента здравоохранения города Москвы «МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ №5» Теоретическое занятие ОУДп.02. Химия Специальность: 34.02.01 Сестринское дело (базовая подготовка) Квалификация выпускника: Медсестра Москва 2020 Е.В. Суббиотна– преподаватель химии, первая квалификационная категория

Слайд 9

Содержание учебного занятия Сущность электролиза Электролитическая ванна Терминология Процессы на катоде Процессы на аноде Электролиз растворов солей Электролиз раствора поваренной соли Гальваностегия

Слайд 10

Изучив эту тему, Вы должны будете: Знать понятие электролиза Составлять схему электролиза Знать процессы, происходящие на катоде Знать процессы, происходящие на катоде Знать электролиз поваренной соли Знать применение электролиза

Слайд 11

Сущность электролиза В результате электролиза на электродах (катоде и аноде) выделяются соответствующие продукты восстановления и окисления, которые в зависимости от условий могут вступать в реакции с растворителем, материалом электрода и т.п., так называемые вторичные процессы Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу - анод, после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом электролита

Слайд 12

Восстановительный процесс на катоде в водных растворах: Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, больше, чем у водорода, расположены в ряду стандартных электродных потенциалов после него: Cu 2+ ;Zn 2+ ;Cr 3+ ;Fe 2+ ;…; до Pt 4+ . При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла. Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (металлы начала ряда Li + ;Na + ;K + ;Rb + ;…; до Al 3+ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем у водорода, но большим, чем у алюминия ( Mn 2+ ;Zn 2+ ;Cr 3+ ;Fe 2+ ;…; до H ). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними значениями электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды. При электролизе кислородосодержащих кислот и их солей ( SO 4 2- ; NO 3 - ;PO 4 3- и т.п.) с максимальной степенью окисления неметалла на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды с выделением кислорода. Сущность электролиза

Слайд 13

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ВАННА. Катод (-) Анод (+) Восстановление Окисление Электроды

Слайд 14

Терминология Электролиз – совокупность ОВР, осуществляющихся на электродах при пропускании через раствор или расплав электролита постоянного электрического тока Электрод – система, состоящая из проводника I рода и проводника II рода Катод - восстановление Анод - окисление + -

Слайд 15

Процессы на катоде 1. Катионы активных металлов: Li + , Cs + , Rb + , K + , Ba 2+ , Ca 2+ , Na + , Mg 2+ , Al 3+ , NH 4 + Металлы не восстанавливаются, а восстанавливаются молекулы H 2 O : 2H 2 O + 2ē = H 2 ↑ + 2OH –

Слайд 16

Процессы на катоде 2. Катионы металлов средней активности Mn 2+ , Zn 2+ , Cr 3+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ Катионы металлов восстанавливаются совместно с молекулами воды: Me n+ + nē = Me o 2H 2 O + 2ē = H 2 ↑+ 2OH –

Слайд 17

Процессы на катоде 3. Катионы водорода H + Ионы H + восстанавливаются только при электролизе растворов кислот: 2 H + + 2ē = H 2 ↑

Слайд 18

Процессы на катоде 4. Катионы малоактивных металлов: Cu 2+ , Hg 2+ , Ag + , Pt 2+ , Au 3+ Восстанавливаются только катионы металлов: Me n + + n ē = Me o

Слайд 19

Процессы на аноде 1-2 1) Анионы бескислородных кислот: I – , Br – , S 2– , Cl – Окисляются кислотные остатки A m – – m ē = A o 2) Анионы OH – Окисляются только при электролизе растворов щёлочей 4 OH – – 4ē = O 2 ↑+ 2H 2 O

Слайд 20

Процессы на аноде 3-4. 3) Анионы кислородсодержащих кислот: SO 4 2– , NO 3 – , CO 3 2– , PO 4 3– Окисляются молекулы воды: 2 H 2 O – 4ē = O 2 ↑+ 4 H + 4) Анионы F – Окисляются только молекулы воды 2H 2 O – 4ē = O 2 ↑ + 4H +

Слайд 21

Если анод растворимый Анод растворимый (активный), изготовлен из Cu , Ag , Zn , Ni , Fe и др. металлы. Анионы не окисляются. Окисляется сам анод: Ме о – n ē = Me n + Катионы Me n + переходят в раствор. Масса анода уменьшается.

Слайд 22

Электролиз растворов солей CuCl 2 , раствор CuCl 2 → Cu 2+ + 2Cl - ( ЭД) Катод: Cu 2+ , H 2 O Cu 2+ + 2 e - → Cu 0 ( восстановление) Анод: Cl - , H 2 O 2 Cl - - 2 e - → Cl 2 0 (окисление) Cu 2+ + 2Cl - → Cu 0 + Cl 2 ↑ 2 CuCl 2 → Cu 0 + Cl 2 ↑ (электролиз) эл.ток эл.ток

Слайд 23

Электролиз раствора хлорида меди (II) CuCl 2 ( - )Катод Cu 2+ + 2Cl - Анод( + ) восстановление: окисление: Cu 2+ + 2е - = С u 0 2Cl - - 2 е - = Cl 2 ↑ Суммарно: CuCl 2 С u + Cl 2 Вывод : электролиз раствора данной соли принципиально не отличается от электролиза ее расплава. электр. ток

Слайд 24

Схема электролиза раствора сульфата меди (II) CuSO 4 ( - )Катод Cu 2+ + SO 4 2- Анод( + ) восстановление окисление ионов меди: H 2 SO 4 молекул воды: Cu 2+ + 2е - = С u 0 2 H 2 O – 4 e - = O 2 ↑ + 4 H + Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса: К( - ) Cu 2+ + 2е - = С u 0 2 А( + ) 2 H 2 O – 4 e - = O 2 ↑ + 4 H + 1 Суммарно: 2CuSO 4 + 2H 2 O 2Cu + O 2 ↑ + 2H 2 SO 4 электр. ток

Слайд 25

Анодные процессы в водных растворах электролитов Анион кислотного остатка А m- Бескислородный ( Cl - , Br - , I - , S 2- и др., кроме F - ) Кислородсодержащий ( ОН - , SO 4 2- , NO 3 - , CO 3 2- и др.) и F - Окисление аниона ( кроме фторида ) А m - - me - = А 0 В кислой и нейтральной среде – окисление молекул воды: 2 H 2 O – 4 e - = O 2 ↑ + 4 H + в щелочной среде: 4 OH - - 4 e - = O 2 ↑ + 2 H 2 O

Слайд 26

Изменение восстановительной активности анионов Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке: I - , Br - , S 2- , Cl - , OH - , SO 4 2- , NO 3 - , F - Восстановительная активность уменьшается

Слайд 27

Электролиз раствора иодида калия KI ( - )Катод K + + I - Анод( + ) Восстановление KOH окисление анионов молекул воды: иода: 2 H 2 O + 2 e - = Н 2 ↑ + 2ОН - I - - e - = I 0 ; 2I = I 2 Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса: К(-) 2 H 2 O + 2 e - = Н 2 ↑ + 2ОН - 1 А(+) 2I - - 2 e - = I 2 0 ; 1 Суммарно: 2KI + 2H 2 O Н 2 ↑ + I 2 + 2KOH электр. ток

Слайд 28

Изменение восстановительной активности анионов Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке: I - , Br - , S 2- , Cl - , OH - , SO 4 2- , NO 3 - , F - Восстановительная активность уменьшается

Слайд 29

Электролиз раствора иодида калия KI ( - )Катод K + + I - Анод( + ) Восстановление KOH окисление анионов молекул воды: иода: 2 H 2 O + 2 e - = Н 2 ↑ + 2ОН - I - - e - = I 0 ; 2I = I 2 Для подбора коэффициентов используем метод электронно-ионного баланса: К(-) 2 H 2 O + 2 e - = Н 2 ↑ + 2ОН - 1 А(+) 2I - - 2 e - = I 2 0 ; 1 Суммарно: 2KI + 2H 2 O Н 2 ↑ + I 2 + 2KOH электр. ток

Слайд 30

Катодные процессы в водных растворах электролитов Электрохимический ряд напряжений металлов Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni Н Cu, Hg, Ag, Pt, Au Восстановление молекул воды: 2 H 2 O + 2 e - = Н 2 ↑ + 2ОН - Оба процесса : Me n+ + ne - = Me 0 2) 2 H 2 O + 2 e - = Н 2 ↑ + 2ОН - Восстановление катиона металла: Me n + + ne - = Me 0

Слайд 31

Если анод растворимый Анод растворимый. Электролиз раствора AgNO 3 (анод растворимый – из Ag ) (–) Катод: Ag + + 1ē = Ag o (+) Анод: Ag o – 1ē = Ag + Ag o + Ag + = Ag + + Ag o Электролиз сводится к переносу серебра с анода на катод.

Слайд 32

Применение электролиза Электрометаллургия : а) получение активных металлов ( K , Na , Ca , Mg , Al и др.) электролизом расплавов природных соединений; б) получение металлов средней активности ( Zn , Cd , Co ) электролизом растворов их солей. В химической промышленности – получение газов: F 2 , Cl 2 , H 2 , O 2 ; щелочей: NaOH , KOH ; пероксида водорода H 2 O 2 , тяжелой воды D 2 O и др. Электролитическое рафинирование – очистка металлов ( Cu , Pb , Sn и др.) от примесей электролизом с применением активных (растворимых) анодов. Гальваностегия – нанесение металлических покрытий на поверхность металлического изделия для защиты от коррозии или придания декоративного вида. Например, оцинковка, хромирование, никелирование и пр. Гальванопластика – получение металлических копий с различных матриц, а также покрытие неметаллических предметов слоем металлов. Последний процесс (золочение деревянных статуй и ваз) был известен еще в Древнем Египте, но научные основы гальванопластики были заложены русским ученым Б. Якоби в 1838 г.

Слайд 33

Электролиз раствора поваренной соли

Слайд 34

Гальваностегия

Слайд 35

Домашнее задание Габриелян О.С, Остроумов И.Г., Остроумова Е.Е. и др. Химия для профессий и специальностей естественно-научного профиля: учебник для студ. учреждений сред.проф. образо­вания. § 12,6 № 1-4