Электролиз (лекция 12)

1.

Лекция 12
Электролиз

2.

Электролиз – совокупность ОВР, которые идут на
электродах при прохождении постоянного
электрического тока через расплавы и растворы
электролитов.

3.

На катоде – восстановление
На аноде – окисление

4.

Электролиз расплава NaCl

5.

6.

Потенциал разложения – минимальное
напряжение, которое необходимо
устанавливать, чтобы электролиз шёл с
заметной скоростью.
очистка меди – 0,5 В
получение алюминия – 7 В

7.

Uразл .=|φок. – φвос.| + Uперен.
На практике для проведения электролиза
всегда требуется более высокое
напряжение, чем вычисленное по
электродным потенциалам.

8.

Это объясняется наличием внутреннего
сопротивления электролизера, явлением
концентрационной и электрохимической
поляризации электродов или
перенапряжением.

9.

Электрохимическая поляризация возникает в результате выделения на
инертных электродах продуктов
электролиза, что меняет состояние
поверхности электродов и в электролизере
возникает гальванический элемент, ЭДС
которого необходимо преодолеть.

10.

Потенциал перенапряжения определяют
экспериментально.
Uперен. = φперен. + φперен, ,
катода.
анода.

11.

Электролиз расплава гидроксида натрия
! Электролиз расплавов возможен только для веществ, которые
плавятся без разложения.

12.

13.

На катоде в первую очередь восстанавливается
окислитель, у которого потенциал больше.
На аноде в первую очередь окисляется
восстановитель, у которого потенциал меньше.

14.

Ряд разряжаемости катионов на катоде
I. Катионы активных металлов (от Li+ до Mn2+ )
катодная реакция 2Н2О + 2е Н2 + 2ОН–
II. Катионы металлов средней активности
(от Zn2+ до H) протекают одновременно две катодные реакции:
катодные 2Н2О + 2е Н2 + 2ОН–
реакции
Меn+ +ne Ме0
III. Катионы неактивных металлов (от H до Au3+) протекает только
осаждение металла, водород не выделяется:
катодная реакция Меn+ +ne Ме0

15.

Ряд разряжаемости анионов на аноде
F–, NO3–, SO42–, PO43–… (Н2О) OH– Cl– Br– I– S2увеличивается легкость разряда аниона на аноде
Фторид-ионы и кислородсодержащие анионы элементов в высшей степени
окисления (NO3–, SO42- и др.) при электролизе водных растворов их солей не
разряжаются, на аноде протекает окисление воды или гидроксид ионов:
анодные 1) 2Н2О – 4е → О2 + 4Н+
реакции 2) 4ОН- – 4е → О2 + 2Н2О
Галогенид-ионы (Cl–, Br–, I–)
анодные
реакции
2Cl– – 2e → Cl2
2Br– – 2e → Br2
2I– – 2e → I2

16.

17.

Электролиз водного раствора
сульфата натрия Na2SO4
.

18.

19.

Электролиз водного раствора
йодида калия KI.

20.

21.

Электролиз водного раствора
сульфата меди(II) CuSO4

22.

23.

Электролиз водного раствора
сульфата меди(II) CuSO4
с активным анодом

24.

25.

Закон Фарадея
Масса электролита, подвергшаяся превращению при
электролизе, а также массы образующихся на электродах
веществ прямопропорциональны количеству электричества,
прошедшего через раствор или расплав электролита, и
эквивалентным массам соответствующих веществ.

26.

27.

28.

29.

Применение электролиза

30.

1. Получение металлов.
– получение щелочных и щелочно-земельных металлов из
расплавов их солей.
– получение алюминия электролизом расплавов бокситов (оксида
алюминия).
2. Получение различных химических веществ
– получение хлора (Cl2) электролизом хлорида натрия.
– получение фтора (F2)электролизом расплава его солей (СaF2)
– получение водорода (Н2) электролизом растворов солей
активных металлов
3. Очистка металлов
4. Получение металлических покрытий
5. Защита от коррозии
6. Зарядка аккумуляторов

31.

32.

Задачи к теме «Электролиз» по задачнику Глинка
Б-18 688. 692, 693, 699, 703, 706. 707

33.

Вопросы к теме «Электролиз»
1. Что такое электролиз?
2. Дать понятие о потенциале разложения
3. Как происходит поляризация электродов
а) концентрационная
б) электрохимическая (перенапряжение).
4. Вода – окислитель (вода на катоде)
Вода – восстановитель (вода на аноде)
5. Ряд разряжаемости катионов
6. Ряд разряжаемости анионов
7. Закон Фарадея
8. Выход по току
9. Применение электролиза
10. Сравнение процессов электролиза и гальванических элементов