Накануне ЕГЭ по химии 4 июня 2018 года в интернете замелькали фотографии с задачками на электролиз и на порции. Причем вместе взятые. Напомню, что ранее задачи на электролиз в реальных экзаменационных заданиях не встречались.
Листочки выглядят примерно так:
Все это наводит на мысли, что задания реального ЕГЭ снова слили в интернет до экзамена. Что ж, завтра посмотрим.
Ну а пока хотелось бы напомнить, как решают задачи на электролиз и на порции.
Задача 1.
При проведении электролиза 500 г 16% раствора сульфата меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
Решение.
Во-первых, составляем уравнение реакции электролиза раствора сульфата меди. Как это делать, подробно описано в статье .
2CuSO 4 + 2H 2 O → 2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2
Находим массу чистого сульфата меди:
m(CuSO 4) = m раствора *ω(CuSO 4) = 500*0,16 = 80 г
Количество вещества сульфата меди:
ν(CuSO 4) = m/M = 80/160 = 0,5 моль
Видно, что на аноде должно выделиться 0,25 моль газа, или 5,6 л.
Однако, в условии сказано, что выделилось только 1,12 л газа. Следовательно, сульфат меди прореагировал не полностью, а только частично.
Находим количество и массу кислорода, который выделился на аноде:
ν(O 2) = V/V m = 1,12/22,4 = 0,05 моль,
m(O 2) = ν*M = 0,05*32 = 1,6 г.
Следовательно, в электролиз вступило 0,1 моль сульфата меди.
В растворе осталось 0,4 моль сульфата меди . При этом образовалось 0,1 моль серной кислоты массой 9,8 г и 0,1 моль меди выпало в осадок (масса меди 6,4 г) .
При этом масса полученного раствора после электролиза m р-ра2 равна:
m р-ра2 = 500 – 1,6 – 6,4 = 492 г
Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. При этом количество растворенных веществ поменялось. Зато не поменялась их массовая доля. Надем массовую долю сульфата меди ω(CuSO 4) 2 и серной кислоты ω(H 2 SO 4) в растворе, который остался после электролиза:
m(CuSO 4) ост = ν*M = 0,4*160 = 64 г
ω(CuSO 4) 2 = m(CuSO 4) 2 /*m р-ра2 = 64/492 = 0,13 = 13%
ω(H 2 SO 4) = m(H 2 SO 4)/*m р-ра2 = 9,8/492 = 0,02 = 2%
Найдем массу и количество серной кислоты и массу сульфата меди в порции массой m р-ра3 = 98,4 г, которую мы отобрали:
m(CuSO 4) 3 = ω(CuSO 4) 2 *m р-ра3 = 0,13*98,4 = 12,79 г
m(H 2 SO 4) 2 = ω(H 2 SO 4)*m р-ра3 = 0,02*98,4 = 1,97 г
ν(CuSO 4) = m/M = 12,79/160 = 0,08 моль
ν(H 2 SO 4) = m/M = 1,97/98 = 0,02 моль
Чтобы осадить ионы меди, гидроксид натрия должен прореагировать и с серной кислотой в растворе, и с сульфатом меди:
H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O
CuSO 4 + 2NaOH = Cu(OH) 2 + 2H 2 O
В первой реакции израсходуется 0,04 моль гидроксида натрия, во второй реакции 0,16 моль гидроксида натрия. Всего потребуется 0,2 моль гидроксида натрия. Или 8 г чистого NaOH, что соответствует 40 г 20%-ного раствора. Таким образом, ответ на листочках, распространяемых в интернете, слегка не верный.
Другие задачи на электролиз :
2. Электролиз 282 г 40%-ного раствора нитрата меди (II) остановили после того, когда масса раствора уменьшилась на 32 г. К образовавшемуся раствору добавили 140 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе.
3. При проведении электролиза 340 г 20%-ного раствора нитрата серебра (I) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1, 12 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 79,44 г. Вычислите массу 10%-ного раствора хлорида натрия, необходимого для полного осаждении ионов серебра из отобранной порции раствора.
4. При проведении электролиза 312 г 15%-ного раствора хлорида натрия процесс прекратили, когда на катоде выделилось 6,72 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 58,02 г. Вычислите массу 20%-ного раствора сульфата меди (II), необходимого для полного осаждения гидроксид-ионов из отобранной порции раствора.
5. Электролиз 640 г 15%-ного раствора сульфата меди (II) остановили после того, когда масса раствора уменьшилась на 32 г. К образовавшемуся раствору добавили 400 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю щелочи в полученном растворе.
6. При проведении электролиза 360 г 18,75% раствора хлорида меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 4,48 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 22,2 г. Вычислите массу 20 %-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
7. При проведении электролиза 624 г 10%-ного раствора хлорида бария процесс прекратили, когда на катоде выделилось 4,48 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 91,41 г. Вычислите массу 10%-ного раствора карбоната натрия, необходимого для полного осаждения ионов бария из отобранной порции раствора.
8. При проведении электролиза 500 г 16%-ного раствора сульфата меди (II) процесс прекрати, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. К образовавшемуся раствору прибавили 53 г 10%-ного раствора карбоната натрия. Определите массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе.
Тема 6. «Электролиз растворов и расплавов солей»
1. Электролиз – окислительно – восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании электрического тока через раствор или расплав электролита.
2. Катод – отрицательнозаряженный электрод. Происходит восстановление катионов металлов и водорода (в кислотах) или молекул воды.
3. Анод – положительнозаряженный электрод. Происходит окисление анионов кислотного остатка и гироксогруппы (в щелочах).
4. При электролизе раствора соли в реакционной смеси присутствует вода. Поскольку вода может проявлять и окислительные и восстановительные свойства, то она является «конкурентом» и для катодных и для анодных процессов.
5. Различают электролиз с инертными электродами (графитовые, угольные, платиновые) и активным анодом (растворимым), а также электролиз расплавов и растворов электролитов.
КАТОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Если металл находится в ряду напряжений:
Положение металла в ряду напряжений
Восстановление на катоде
от Li до Al
Восстанавливаются молекулы воды: 2H2O + 2e- → H20+ 2OH-
от Mn до Pb
Восстанавливаются и молекулы воды и катионы металла:
2H2O + 2e- → H20+ 2OH-
Men+ + ne- → Me0
от Сu до Au
Восстанавливаются катионы металлов: Men+ + ne- → Me0
АНОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Кислотный остаток
Асm-
Анод
Растворимый
(железо, цинк, медь, серебро)
Нерастворимый
(графит, золото, платина)
Бескислородный
Окисление металла анода
М0 – nе- = Mn+
анод раствор
Окисление аниона (кроме F-)
Асm- - me- = Ас0
Кислородсодержащий
Фторид – ион (F-)
В кислотной и нейтральной средах:
2 H2O - 4e- → О20 + 4H+
В щелочной среде:
4ОН- - 4е- = О20+ 2Н2O
Примеры процессов электролиза расплавов с инертными электродами
В расплаве электролита присутствуют только его ионы, поэтому на катоде восстанавливаются катионы электролита, а на аноде окисляются анионы.
1. Рассмотрим электролиз расплава хлорида калия.
Термическая диссоциация КСl → K+ + Cl-
К(-) К+ + 1e- → K0
А (+) 2Сl- - 2e- → Cl02
Cуммарное уравнение:
2КСl → 2K0 + Cl20
2. Рассмотрим электролиз расплава хлорида кальция.
Термическая диссоциация СаСl2 → Са2+ + 2Сl-
К(-) Са2+ + 2e- → Са0
А (+) 2Сl- - 2e- → Cl02
Cуммарное уравнение:
СаСl2 → Ca0 + Cl20
3. Рассмотрим электролиз расплава гидроксида калия.
Термическая диссоциация КОН → К+ + ОН-
К(-) К+ + 1e- → К0
А (+) 4ОН- - 4e- → О20 + 2Н2О
Cуммарное уравнение:
4КОН → 4К0 + О20 + 2Н2О
Примеры процессов электролиза растворов электролитов с инертными электродами
В отличие от расплавов в растворе электролита, кроме его ионов, присутствуют молекулы воды. Поэтому при рассмотрении процессов на электродах необходимо учитывать их участие. Электролиз раствора соли, образованной активным металлом, стоящим в ряду напряжений до алюминия и кислотным остатком кислородосодержащей кислоты сводится к электролизу воды. 1. Рассмотрим электролиз водного раствора сульфата магния. MgSO4 – соль, которая образована металлом, стоящим в ряду напряжений до алюминия и кислородсодержащим кислотным остатаком. Уравнение диссоциации: MgSO4 → Mg2+ + SO42- К (-) 2Н2О + 2е- = Н20 + 2ОН- А (+) 2Н2О – 4е- = О20 + 4Н+ Суммарное уравнение: 6Н2О = 2Н20 + 4ОН- + О20 + 4Н+ 2Н2О = 2Н20 + О20 2. Рассмотрим электролиз водного раствора сульфата меди (II). СuSO4 – соль, котороая образована малоактивным металлом и кислородсодержащим кислотным остатком. В данном случае при электролизе получается металл, кислород, а в катодно-анодном пространстве образуется соответствующая кислота. Уравнение диссоциации: CuSO4 → Cu2+ + SO42- К (-) Cu2+ + 2e- = Cu0 А (+) 2Н2О – 4е- = О20 + 4Н+ Суммарное уравнение: 2Cu2+ + 2Н2О = 2Cu0 + О20 + 4Н+ 2CuSO4 + 2Н2О = 2Cu0 + О20 + 2Н2SO4
3. Рассмотрим электролиз водного раствора хлорида кальция. CаCl2 – соль, котороя образована активным металлом и бескислородным кислотным остатком. В данном случае при электролизе образуются водород, галоген, а в катодно – анодном пространстве образуется щелочь. Уравнение диссоциации: CаCl2 → Ca2+ + 2Cl- К (-) 2Н2О + 2е- = Н20 + 2ОН- А (+) 2Сl- – 2е- = Cl20 Суммарное уравнение: 2Н2О + 2Cl- = Cl20 + 2OН- CaCl2 + 2Н2О = Ca(OH)2 + Cl20 + Н20 4. Рассмотрим электролиз водного раствора хлорида меди (II). CuCl2 – соль, которая образована малоактивным металлом и кислотным остатком бескислородной кислоты. В данном случае образуются металл и галоген. Уравнение диссоциации: CuCl2 → Cu2+ + 2Cl- К (-) Cu2+ + 2e- = Cu0 А (+) 2Сl- – 2е- = Cl20 Суммарное уравнение: Cu2+ + 2Cl- = Cu0 + Cl20 CuCl2 = Cu0 + Cl20 5. Рассмотрим процесс электролиза раствора ацетата натрия. СН3СООNa – соль, которая образована активным металлом и кислотным остатком карбоновой кислоты. При электролизе получается водород, щелочь. Уравнение диссоциации: СН3СООNa → СН3СОО - + Na+ К (-) 2Н2О + 2е- = Н20 + 2ОН- А (+) 2CH3COO¯− 2e = C2H6 + 2CO2 Суммарное уравнение: 2Н2О + 2CH3COO¯ = Н20 + 2ОН - + C2H6 + 2CO2 2Н2О + 2CH3COONa = 2NaОH + Н20 + C2H6 + 2CO2 6. Рассмотрим процесс электролиза раствора нитрата никеля. Ni(NO3)2 - соль, которая образована металлом, стоящим в ряду напряжений от Mn до H2 и кислородсодержащим кислотным остатком. В процессе получаем металл, водород, кислород и кислоту. Уравнение диссоциации: Ni(NO3)2 → Ni2+ + 2NO3- К (-) Ni2+ +2e- = Ni0 2Н2О + 2е- = Н20 + 2ОН- A (+) 2H2O – 4e- = O20 + 4H+ Cуммарное уравнение: Ni2+ + 2Н2О + 2H2O = Ni0 + Н20 + 2ОН- + O20 + 4H+ Ni(NO3)2 + 2Н2О = Ni0 +2HNO3 + Н20 + O20 7. Рассмотрим процесс электролиза раствора серной кислоты. Уравнение диссоциации: H2SO4 → 2H+ + SO42- К (-) 2Н+ +2e- = Н20 A (+) 2H2O – 4e- = O20 + 4H+ Cуммарное уравнение: 2Н2О + 4Н+ = 2Н20 + O20 + 4H+ 2H2O = 2Н20 + O20
8. Рассмотрим процесс электролиза раствора гидроксида натрия. В данном случае идет только электролиз воды. Аналогично протекает электролиз растворов H2SO4, NaNO3, K2SO4 и др. Уравнение диссоциации: NaOH → Na+ + OH- К (-) 2H2O + 2e- = H20 + 2OH- A (+) 4OH- – 4e- = O20 + 2H2O Cуммарное уравнение: 4H2O + 4OH- = 2H20 + 4OH- + O20 + 2H2O 2H2O = 2H20 + O20
Примеры процессов электролиза растворов электролитов с растворимыми электродами
Растворимый анод при электролизе сам подвергается окислению (растворению). 1. Рассмотрим процесс электролиза сульфата меди (II) с медным анодом. При электролизе раствора сульфата меди с медным анодом процесс сводится к выделению меди на катоде и постепенному растворению анода, несмотря на природу аниона. Количество сульфата меди в растворе остается неизменным. Уравнение диссоциации: CuSO4 → Cu2+ + SO42- K (-) Cu2+ +2e- → Cu0 A (+) Cu0 - 2e- → Cu2+ переход ионов меди с анода на катод
Примеры заданий по данной теме в вариантах ЕГЭ
В3. (Вар.5)
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора на инертных электродах.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
A) Al2(SO4)3 1. гидроксид металла, кислота
Б) СsOH 2. металл, галоген
В) Hg(NO3)2 3. металл, кислород
Г) AuBr3 4. водород, галоген 5. водород, кислород 6. металл, кислота, кислород Ход рассуждений: 1. При электролизе Al2(SO4)3 и СsOH на катоде идет восстановление воды до водорода. Исключаем варианты 1, 2, 3 и 6. 2. Для Al2(SO4)3 на аноде окисляется вода до кислорода. Выбираем вариант 5. Для СsOH на аноде окисляется гидроксид ион до кислорода. Выбираем вариант 5. 3. При электролизе Hg(NO3)2 и АuBr3 на катоде идёт восстановление катионов металла. 4. Для Hg(NO3)2 на аноде окисляется вода. Нитрат ионы в растворе связываются с катионами водорода, образуя в анодном пространстве азотную кислоту. Выбираем вариант 6. 5. Для АuBr3 на аноде окисляется анион Br- до Br2. Выбираем вариант 2.
А
Б
В
Г
5
5
6
2
В3. (Вар.1)
Установите соответствие между названием вещества и способом его получения.
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ А) литий 1) раствора LiF Б) фтор 2) расплава LiF В) серебро 3) раствора MgCl2 Г) магний 4) раствора AgNO3 5) расплава Ag2O 6) расплава MgCl2 Ход рассуждений: 1. Аналогично электролизу расплава хлорида натрия, протекает процесс электролиза расплава фторида лития. Для вариантов А и Б выбираем ответы 2. 2. Серебро возможно восстановить из раствора её соли – нитрата серебра. 3. Из раствора соли магний восстановить нельзя. Выбираем вариант 6 – расплав хлорида магния.
А
Б
В
Г
2
2
4
6
В3. (Вар.9)
Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора.
ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ КАТОДНОГО ПРОЦЕССА
А) Al(NO3)3 1) 2H2O – 4e- → O2 + 4H+
Б) CuCl2 2) 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
В) SbCl3 3) Cu2+ + 1e- → Cu+
Г) Cu(NO3)2 4) Sb3+ - 2 e- → Sb5+ 5) Sb3+ + 3e- → Sb0
6) Cu2+ + 2e- → Cu0
Ход рассуждений: 1. На катоде протекают процессы восстановления катионов металлов либо воды. Поэтому сразу исключаем варианты 1 и 4. 2. Для Al(NO3)3: на катоде идёт процесс восстановления воды. Выбираем вариант 2. 3. Для CuCl2: восстанавливаются катионы металла Cu2+. Выбираем вариант 6. 4. Для SbСl3: восстанавливаются катионы металла Sb3+. Выбираем вариант 5. 5. Для Cu(NO3)2: восстанавливаются катионы металла Cu2+. Выбираем вариант 6.
А
Б
В
Г
2
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Результаты ЕГЭ показывают, что задания по теме “Электролиз” для выпускников остаются сложными. В школьной программе на изучение этой темы отводится недостаточное количество часов. Поэтому при подготовке школьников к ЕГЭ необходимо изучить этот вопрос очень подробно. Знание основ электрохимии поможет выпускнику успешно сдать экзамен и продолжить обучение в высшем учебном заведении.Для изучения темы “Электролиз” на достаточном уровне необходимо провести подготовительную работу с выпускниками, сдающими ЕГЭ:- рассмотреть определения основных понятий в теме “Электролиз”;- анализа процесса электролиза расплавов и растворов электролитов;- закрепить правила восстановления катионов на катоде и окисления анионов на аноде (роль молекул воды во время электролиза растворов);- формирование умений составлять уравнения процесса электролиза (катодный и анодный процессы);- научить учащихся выполнять типовые задания базового уровня (задачи), повышенного и высокого уровня сложности. Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах и расплавах электролитов при прохождении постоянного электрического тока. В растворе или расплаве электролита происходит его диссоциация на ионы. При включении электрического тока ионы приобретают направленное движение и на поверхности электродов могут происходить окислительно-восстановительные процессы.Анод – положительный электрод, на нём идут процессы окисления.
Катод – отрицательный электрод, на нём идут процессы восстановления.
Электролиз расплавов применяется для получения активных металлов, расположенных в ряду напряжений до алюминия (включительно).
Электролиз расплава хлорида натрия
К(-) Na + + 1e -> Na 0
A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0
2NaCl(эл.ток) -> 2Na + Cl 2 (только при электролизе расплава).
Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите (Na 3 AlF 6).
2Al 2 O 3 (эл.ток) ->4Al +3O 2
K(-)Al 3+ +3e‾ ->Al
A(+)2O 2‾ -2e‾ ->O 2
Электролиз расплава гидроксида калия.
KOH->K + +OH‾
К(-) K + + 1e -> K 0
A(+) 4OH - - 4e -> O 2 0 +2Н 2 О
4KOH(эл.ток) -> 4K 0 + O 2 0 +2Н 2 О
Электролиз водных растворов протекает сложнее, так как на электродах в этом случае могут восстанавливаться или окисляться молекулы воды.
Электролиз водных растворов солей более сложен из-за возможного участия в электродных процессах молекул воды на катоде и на аноде.
Правила электролиза в водных растворах.
На катоде:
1. Катионы, расположенные в ряду напряжений металлов от лития до алюминия (включительно), а также катионы NН 4 + не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2Н 2 О + 2е -> Н 2 + 2ОН -
2. Катионы, расположенные в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды:
2Н 2 О + 2е -> Н 2 + 2ОН -
Zn 2+ + 2e -> Zn 0
3. Катионы, расположенные в ряду напряжений после водорода, полностью восстанавливаются: Аg + + 1е -> Аg 0
4. В растворах кислот восстанавливаются ионы водорода: 2Н + + 2е -> Н 2
На аноде:
1. Кислородосодержащие анионы и F - – не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:
2Н 2 О – 4е -> О 2 + 4Н +
2.Анионы серы, иода, брома, хлора (в этой последовательности) окисляются до простых веществ:
2Сl - – 2е -> Сl 2 0 S 2- - 2е -> S 0
3. В растворах щелочей окисляются гидроксид-ионы:
4ОН - - 4е -> О 2 + 2Н 2 О
4. В растворах солей карбоновых кислот окисляются анионы:
2 R - СОО - - 2е -> R - R + 2СО 2
5. При использовании растворимых анодов электроны во внешнюю цепь посылает сам анод за счёт окисления атомов металла, из которого сделан анод:
Сu 0 - 2е -> Сu 2+
Примеры процессам электролиза в водных растворах электролитов
Пример 1. K 2 SO 4 -> 2K + + SO 4 2-
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +
Общее уравнение электролиза: 2H 2 O(эл.ток) ->2 H 2 + O 2
Пример 2. NaCl ->Na + +Cl‾
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0
2NaCl +2H 2 O(эл.ток) -> H 2 + 2NaOH + Cl 2
Пример 3. Cu SO 4 -> Cu 2+ + SO 4 2-
K(-) Cu 2+ + 2e‾ -> Cu
A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +
Общее уравнение электролиза: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O(эл. ток) ->2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4
Пример 4. CH 3 COONa->CH 3 COO‾ +Na +
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+)2CH 3 COO‾– 2e‾ ->C 2 H 6 +2CO 2
Общее уравнение электролиза:
CH 3 COONa+2H 2 O(эл.ток) -> H 2 + 2NaHCO 3 +C 2 H 6
Задания базового уровня сложности
Тест по теме “Электролиз расплавов и растворов солей. Ряд напряжений металлов”.
1. Щёлочь – один из продуктов электролиза в водном растворе:
1) KCI 2) CuSO 4 3) FeCI 2 4) AgNO 3
2. При электролизе водного раствора нитрата калия на аноде выделяется:1) О 2 2) NO 2 3) N 2 4) Н 23. Водород образуется при электролизе водного раствора:1) CaCI 2 2) CuSO 4 3)Hg(NO 3) 2 4) AgNO 34. Реакция возможна между:1) Ag и K 2 SO 4 (р-р) 2) Zn и KCI(р-р) 3) Mg и SnCI 2 (р-р) 4) Ag и CuSO 4 (р-р)5. При электролизе раствора иодида натрия у катода окраска лакмуса в растворе:1) красная 2) синяя 3) фиолетовая 4) жёлтая6. При электролизе водного раствора фторида калия на катоде выделяется:1) водород 2) фтороводород 3) фтор 4) кислород
Задачи по теме “Электролиз”
1. Электролиз 400 г 20 %-ого раствора поваренной соли был остановлен, когда на катоде выделилось 11,2 л (н.у.) газа. Степень разложения исходной соли (в %) составляет:
1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18
Решение задачи. Составляем уравнение реакции электролиза:2NaCl + 2H 2 O→H 2 +Cl 2 +2NaOHm(NaCl)=400∙0,2=80 г соли было в растворе.ν(H 2)=11,2/22,4=0,5 моль ν(NaCl)=0,5∙2=1 мольm(NaCl)= 1∙58,5=58,5 г соли было разложено во время электролиза.Степень разложения соли 58,5/80=0,73 или 73%.Ответ: 73% соли разложилось.
2. Провели электролиз 200 г 10 %-ого раствора сульфата хрома (III) до полного расходования соли (на катоде выделяется металл). Масса (в граммах) израсходованной воды составляет:
1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52
Решение задачи. Составляем уравнение реакции электролиза:2Cr 2 (SO 4) 3 +6H 2 O→4Cr +3O 2 +6H 2 SO 4m(Cr 2 (SO 4) 3)=200∙0,1=20гν(Cr 2 (SO 4) 3)=20/392=0,051мольν(H 2 O)=0,051∙3=0,153 мольm(H 2 O)= 0,153∙18=2,76 гЗадания повышенного уровня сложности В3
1. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора.
3. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора.
5. Установите соответствие между названием вещества и продуктами электролиза его водного раствора.
Ответы : 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145 .Таким образом, изучая тему электролиза, выпускники хорошо усваивают этот раздел и показывают хорошие результаты на экзамене. Изучение материала сопровождается презентацией по данной теме. 
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
Результаты ЕГЭ показывают, что задания по теме “Электролиз” для выпускников остаются сложными. В школьной программе на изучение этой темы отводится недостаточное количество часов. Поэтому при подготовке школьников к ЕГЭ необходимо изучить этот вопрос очень подробно. Знание основ электрохимии поможет выпускнику успешно сдать экзамен и продолжить обучение в высшем учебном заведении.Для изучения темы “Электролиз” на достаточном уровне необходимо провести подготовительную работу с выпускниками, сдающими ЕГЭ:- рассмотреть определения основных понятий в теме “Электролиз”;- анализа процесса электролиза расплавов и растворов электролитов;- закрепить правила восстановления катионов на катоде и окисления анионов на аноде (роль молекул воды во время электролиза растворов);- формирование умений составлять уравнения процесса электролиза (катодный и анодный процессы);- научить учащихся выполнять типовые задания базового уровня (задачи), повышенного и высокого уровня сложности. Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах и расплавах электролитов при прохождении постоянного электрического тока. В растворе или расплаве электролита происходит его диссоциация на ионы. При включении электрического тока ионы приобретают направленное движение и на поверхности электродов могут происходить окислительно-восстановительные процессы.Анод – положительный электрод, на нём идут процессы окисления.
Катод – отрицательный электрод, на нём идут процессы восстановления.
Электролиз расплавов применяется для получения активных металлов, расположенных в ряду напряжений до алюминия (включительно).
Электролиз расплава хлорида натрия
К(-) Na + + 1e -> Na 0
A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0
2NaCl(эл.ток) -> 2Na + Cl 2 (только при электролизе расплава).
Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите (Na 3 AlF 6).
2Al 2 O 3 (эл.ток) ->4Al +3O 2
K(-)Al 3+ +3e‾ ->Al
A(+)2O 2‾ -2e‾ ->O 2
Электролиз расплава гидроксида калия.
KOH->K + +OH‾
К(-) K + + 1e -> K 0
A(+) 4OH - - 4e -> O 2 0 +2Н 2 О
4KOH(эл.ток) -> 4K 0 + O 2 0 +2Н 2 О
Электролиз водных растворов протекает сложнее, так как на электродах в этом случае могут восстанавливаться или окисляться молекулы воды.
Электролиз водных растворов солей более сложен из-за возможного участия в электродных процессах молекул воды на катоде и на аноде.
Правила электролиза в водных растворах.
На катоде:
1. Катионы, расположенные в ряду напряжений металлов от лития до алюминия (включительно), а также катионы NН 4 + не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2Н 2 О + 2е -> Н 2 + 2ОН -
2. Катионы, расположенные в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды:
2Н 2 О + 2е -> Н 2 + 2ОН -
Zn 2+ + 2e -> Zn 0
3. Катионы, расположенные в ряду напряжений после водорода, полностью восстанавливаются: Аg + + 1е -> Аg 0
4. В растворах кислот восстанавливаются ионы водорода: 2Н + + 2е -> Н 2
На аноде:
1. Кислородосодержащие анионы и F - – не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:
2Н 2 О – 4е -> О 2 + 4Н +
2.Анионы серы, иода, брома, хлора (в этой последовательности) окисляются до простых веществ:
2Сl - – 2е -> Сl 2 0 S 2- - 2е -> S 0
3. В растворах щелочей окисляются гидроксид-ионы:
4ОН - - 4е -> О 2 + 2Н 2 О
4. В растворах солей карбоновых кислот окисляются анионы:
2 R - СОО - - 2е -> R - R + 2СО 2
5. При использовании растворимых анодов электроны во внешнюю цепь посылает сам анод за счёт окисления атомов металла, из которого сделан анод:
Сu 0 - 2е -> Сu 2+
Примеры процессам электролиза в водных растворах электролитов
Пример 1. K 2 SO 4 -> 2K + + SO 4 2-
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +
Общее уравнение электролиза: 2H 2 O(эл.ток) ->2 H 2 + O 2
Пример 2. NaCl ->Na + +Cl‾
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0
2NaCl +2H 2 O(эл.ток) -> H 2 + 2NaOH + Cl 2
Пример 3. Cu SO 4 -> Cu 2+ + SO 4 2-
K(-) Cu 2+ + 2e‾ -> Cu
A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +
Общее уравнение электролиза: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O(эл. ток) ->2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4
Пример 4. CH 3 COONa->CH 3 COO‾ +Na +
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+)2CH 3 COO‾– 2e‾ ->C 2 H 6 +2CO 2
Общее уравнение электролиза:
CH 3 COONa+2H 2 O(эл.ток) -> H 2 + 2NaHCO 3 +C 2 H 6
Задания базового уровня сложности
Тест по теме “Электролиз расплавов и растворов солей. Ряд напряжений металлов”.
1. Щёлочь – один из продуктов электролиза в водном растворе:
1) KCI 2) CuSO 4 3) FeCI 2 4) AgNO 3
2. При электролизе водного раствора нитрата калия на аноде выделяется:1) О 2 2) NO 2 3) N 2 4) Н 23. Водород образуется при электролизе водного раствора:1) CaCI 2 2) CuSO 4 3)Hg(NO 3) 2 4) AgNO 34. Реакция возможна между:1) Ag и K 2 SO 4 (р-р) 2) Zn и KCI(р-р) 3) Mg и SnCI 2 (р-р) 4) Ag и CuSO 4 (р-р)5. При электролизе раствора иодида натрия у катода окраска лакмуса в растворе:1) красная 2) синяя 3) фиолетовая 4) жёлтая6. При электролизе водного раствора фторида калия на катоде выделяется:1) водород 2) фтороводород 3) фтор 4) кислород
Задачи по теме “Электролиз”
1. Электролиз 400 г 20 %-ого раствора поваренной соли был остановлен, когда на катоде выделилось 11,2 л (н.у.) газа. Степень разложения исходной соли (в %) составляет:
1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18
Решение задачи. Составляем уравнение реакции электролиза:2NaCl + 2H 2 O→H 2 +Cl 2 +2NaOHm(NaCl)=400∙0,2=80 г соли было в растворе.ν(H 2)=11,2/22,4=0,5 моль ν(NaCl)=0,5∙2=1 мольm(NaCl)= 1∙58,5=58,5 г соли было разложено во время электролиза.Степень разложения соли 58,5/80=0,73 или 73%.Ответ: 73% соли разложилось.
2. Провели электролиз 200 г 10 %-ого раствора сульфата хрома (III) до полного расходования соли (на катоде выделяется металл). Масса (в граммах) израсходованной воды составляет:
1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52
Решение задачи. Составляем уравнение реакции электролиза:2Cr 2 (SO 4) 3 +6H 2 O→4Cr +3O 2 +6H 2 SO 4m(Cr 2 (SO 4) 3)=200∙0,1=20гν(Cr 2 (SO 4) 3)=20/392=0,051мольν(H 2 O)=0,051∙3=0,153 мольm(H 2 O)= 0,153∙18=2,76 гЗадания повышенного уровня сложности В3
1. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора.
3. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора.
5. Установите соответствие между названием вещества и продуктами электролиза его водного раствора.
Ответы : 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145 .Таким образом, изучая тему электролиза, выпускники хорошо усваивают этот раздел и показывают хорошие результаты на экзамене. Изучение материала сопровождается презентацией по данной теме.