Районный семинар учителей химии и биологии Благодарненского района Ставропольского края 26 февраля 2016год Электролиз водных растворов и расплавов электролитов. Мастер – класс (в целях подготовки к итоговой аттестации) Изюмина Н.Н. учитель высшей квалификационной категории МКОУ «СОШ№6» Цель: сформировать у учащихся понятие электролиз, как окислительновосстановительный процесс и получение металлов в чистом виде. Задачи: обучающие: -научить учащихся определять процессы, происходящие на электродах, составлять схемы суммарные уравнения реакции электролиза; -углубить знание окислительно-восстановительных процессов, понимание практического значения электролиза в природе и жизни человека. развивающие: -развивать мышление учащихся, научить их делать логические выводы из наблюдений; -закрепить умения и навыки химического эксперимента, умение работать с таблицами, справочным материалом, дополнительной литературой, опорными схемами. воспитывающие: -формировать интерес учащихся к изучению химии, умение применять приобретенные знания. Практическое значение электролиза в природе и жизни человека. Электролиз окислительно – восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или водный раствор электролита. Схема электролизера Анод (+) Катод (-) Восстановление Электроды Окисление Процесс на катоде зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений. Li Cs Rb K Ba Sr Ca Na Mg Be Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb Н Cu Hg AgPt Au Катион электролита расположен в ряду напряжений металлов в начале ряда по Al включительно, выделяется из расплавов, а в водных растворах идёт процесс восстановления воды с выделением водорода: _ _ 2Н2О + 2 е → 2ОН + Н2 ↑ М n+ + n e- → M0; _ _ 2Н2О + 2 е → 2ОН + Н2 ↑ 2. Катион электролита расположен в ряду напряжений металлов между Al и H, то на катоде восстанавливаются одновременно и катионы металла, и молекулы воды с выделением водорода. 3. Катион электролита расположен в ряду напряжений металлов после H, то на катоде восстанавливаются катионы металла: _ М n+ + n e → M0; 4. В растворе содержатся катионы разных металлов, то сначала восстанавливается катион металла , стоящего в ряду напряжений правее. Процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона. 1. Если анод растворяется (все металлические электроды кроме Pt Au), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона. _ М 0 - n e → М n+ ; анод раствор При наличии в растворе ионов _ _ _ 2_ Cl , Br, I , S происходит окисление этих частиц до простых веществ. Электролиз солей карбоновых кислот. Реакция Кольбе – синтез алканов с четным числом атомов углерода в цепи путем электролиза растворов солей карбоновых кислот CH3COONa = CH3COO- + Na+ A(+) CH3COO- - e- → CH3COO. неустойчивый радикал кислоты CH3 : COO . → CH3 . + СО2 CH3 . + СН3. → CH3 - СН3 К(-) 2H2O + 2e- → H2 + 2OHУравнение электролиза: 2CH3COONа +2 Н2О → CH3- СН3 + СО2↑ + Н2 ↑ + 2NaOH на аноде на катоде у катода При наличии в растворе ионов кислородсодержащих кислот и фторид F– анионов окисление этих частиц на аноде не будет, происходит выделение кислорода при окислении воды: + 2Н2О – 4 е → О2 + 4Н Задание №1 Напишите уравнение реакции, протекающие на катоде и аноде, а так же общее уравнение электролиза водного раствора сульфата цинка. 2+ 2- ZnSO4 = Zn + SO4 + _ Н2О = H + OH на катоде (-) на аноде (+) 2+ _ 0 _ _ Zn + 2 е → Zn 4ОН – 4 е → О2 + 2Н2О _ _ _ + 2Н2О + 2 е → 2ОН + Н2 ↑ 2Н2О – 4 е → О2 + 4Н Суммарное молекулярное уравнение: ZnSO4 + 2Н2О → Zn + Н2 + О2 + Н2 SO4 (если полный распад соли); 2ZnSO4 + 4 Н2О → Zn + 3Н2 + О2 + 2 Н2 SO4 + Zn(ОН)2 ↓ 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: F2, Cl2, H2, O2; щелочей: NaOH, KOH; пероксида водородаH2O2, тяжелой воды D2O и др. Электролитическое рафинирование – очистка металлов (Cu, Pb, Sn и др.) от примесей электролизом с применением активных (растворимых) анодов. 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. Домашнее задание: §18, стр.217-222, №22,26, З.28с.224, КИМ ЕГЭ; №29, В1-10, 2016г. Спасибо за внимание! До новых встреч!