التحليل الكهربائي هو تفاعل الأكسدة والاختزال الذي يحدث على الأقطاب الكهربائية إذا تم تمرير ثابت من خلال محلول الذوبان أو الإلكتروليت. كهرباء.

الكاثود هو عامل الاختزال الذي يتبرع بالإلكترونات للكاتيونات.

الأنود هو عامل مؤكسد يقبل الإلكترونات من الأنيونات.

سلسلة نشاط الكاتيونات:	Na +، Mg 2+، Al 3+، Zn 2+، Ni 2+، Sn 2+، Pb 2+، ح + ، Cu 2+، Ag + _____________________________→ تقوية القوة المؤكسدة
سلسلة نشاط أنيون:	I - ، Br - ، Cl - ، OH - ، NO 3 - ، CO 3 2- ، SO 4 2- ←__________________________________ زيادة القدرة على التعافي

العمليات التي تحدث على الأقطاب الكهربائية أثناء التحليل الكهربائي للذوبان

(لا تعتمد على مادة الأقطاب الكهربائية وطبيعة الأيونات).

1. يتم تفريغ الأنيونات عند الأنود (أكون - ؛ أوه-

أ م - - م ē → A ° ؛ 4 أوه - - 4ē → O 2 + 2 H 2 O (عمليات الأكسدة).

2. يتم تفريغ الكاتيونات عند الكاثود (أنا n + ، H + ) ، تتحول إلى ذرات أو جزيئات متعادلة:

أنا n + n ē → أنا ° ؛ 2 H + 2ē → H 2 0 (عمليات الاسترداد).

العمليات التي تحدث على الأقطاب الكهربائية أثناء التحليل الكهربائي للمحاليل

كاثود (-) لا تعتمد على مادة الكاثود ؛ تعتمد على موضع المعدن في سلسلة من الضغوط	ANOD (+) تعتمد على مادة الأنود وطبيعة الأنيونات.
	الأنود غير قابل للذوبان (خامل) ، أي مصنوع من الفحم والجرافيت والبلاتين والذهب.	الأنود قابل للذوبان (نشط) ، أي مصنوع منالنحاس, اي جي, Zn, ني, الحديدوالمعادن الأخرى (باستثناءنقطة, Au)
1. بادئ ذي بدء ، يتم استعادة الكاتيونات المعدنية والوقوف في سلسلة من الفولتية بعد ذلكح 2 : أنا n + nē → Me °	1. بادئ ذي بدء ، تتأكسد الأنيونات من الأحماض الخالية من الأكسجين (باستثناءF - ): أ م - م → أ °	لا تتأكسد الأنيونات. تتأكسد ذرات الأنود المعدنية: أنا ° - nē → أنا n + الكاتيونات عني n + اذهب إلى الحل. يتم تقليل كتلة الأنود.
2. الكاتيونات المعدنية متوسطة النشاط واقفة بينال و ح 2 ، يتم ترميمها في وقت واحد مع الماء: أنا n + nē → Me ° 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	2. أنيونات أحماض أوكسو (لذا 4 2- , كو 3 2- ،..) و F - لا تتأكسد ، تتأكسد الجزيئاتح 2 ا : 2H 2 O - 4ē → O 2 + 4H +
3. الكاتيونات من المعادن النشطة منلي قبل ال (ضمنا) لا تتم استعادتها ، ولكن تتم استعادة الجزيئاتح 2 ا : 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH -	3. أثناء التحليل الكهربائي للمحاليل القلوية ، تتأكسد الأيوناتأوه- : 4OH - - 4ē → O 2 + 2H 2 O
4. أثناء التحليل الكهربائي للمحلول الحمضي ، يتم تقليل الكاتيوناتح +: 2H + + 2ē → H 2 0

التحليل الكهربائي للذوبان

التمرين 1. قم بعمل رسم تخطيطي للتحليل الكهربائي لذوبان بروميد الصوديوم. (الخوارزمية 1.)

التسلسل	اتخاذ الإجراءات
	NaBr → Na + + Br -
	ك - (الكاثود): Na + ، A + (الأنود): Br -
	K +: Na + + 1ē → Na 0 (استعادة)، A +: 2 Br - - 2ē → Br 2 0 (أكسدة).
	2NaBr \ u003d 2Na + Br 2

المهمة 2. قم بعمل رسم تخطيطي للتحليل الكهربائي لذوبان هيدروكسيد الصوديوم. (الخوارزمية 2.)

التسلسل	اتخاذ الإجراءات
	هيدروكسيد الصوديوم → Na + + OH -
2. عرض حركة الأيونات للأقطاب الكهربائية المقابلة	ك - (الكاثود): Na + ، A + (الأنود): OH -.
3. وضع مخططات عمليات الأكسدة والاختزال	K -: Na + + 1ē → Na 0 (استعادة)، A +: 4 OH - - 4ē → 2 H 2 O + O 2 (أكسدة).
4. قم بعمل معادلة للتحليل الكهربائي للذوبان القلوي	4NaOH = 4Na + 2H 2 O + O 2

المهمة 3.قم بعمل رسم تخطيطي للتحليل الكهربائي لذوبان كبريتات الصوديوم. (الخوارزمية 3.)

التسلسل	اتخاذ الإجراءات
1. يؤلف معادلة تفكك الملح	Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2-
2. عرض حركة الأيونات للأقطاب الكهربائية المقابلة	ك - (الكاثود): Na + A + (الأنود): SO 4 2-
	K -: Na + + 1ē → Na 0 ، أ +: 2SO 4 2- - 4ē → 2SO 3 + O 2
4. عمل معادلة للتحليل الكهربائي للملح المصهور	2Na 2 SO 4 \ u003d 4Na + 2SO 3 + O 2

التحليل الكهربائي للحلول

التمرين 1.ارسم مخططًا للتحليل الكهربائي لمحلول مائي من كلوريد الصوديوم باستخدام أقطاب كهربائية خاملة. (الخوارزمية 1.)

التسلسل	اتخاذ الإجراءات
1. يؤلف معادلة تفكك الملح	NaCl → Na + + Cl -
	لا تتم استعادة أيونات الصوديوم في المحلول ، لذلك يتم استعادة الماء. تتأكسد أيونات الكلور.
3. رسم مخططات لعمليات الاختزال والأكسدة	K -: 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - A +: 2Cl - - 2ē → Cl 2
	2NaCl + 2H 2 O \ u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH

المهمة 2.ارسم مخططًا للتحليل الكهربائي لمحلول مائي من كبريتات النحاس (ثانيًا ) باستخدام أقطاب كهربائية خاملة. (الخوارزمية 2.)

التسلسل	اتخاذ الإجراءات
1. يؤلف معادلة تفكك الملح	CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2-
2. حدد الأيونات التي سيتم تفريغها في الأقطاب الكهربائية	يتم تقليل أيونات النحاس عند الكاثود. عند الأنود في محلول مائي ، لا تتأكسد أيونات الكبريتات ، لذلك يتأكسد الماء.
3. رسم مخططات لعمليات الاختزال والأكسدة	K -: Cu 2+ + 2ē → Cu 0 A +: 2H 2 O - 4ē → O 2 + 4H +
4. عمل معادلة للتحليل الكهربائي لمحلول ملح مائي	2CuSO 4 + 2H 2 O \ u003d 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

المهمة 3.ارسم مخططًا للتحليل الكهربائي لمحلول مائي من محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم باستخدام أقطاب كهربائية خاملة. (الخوارزمية 3.)

التسلسل	اتخاذ الإجراءات
1. قم بعمل معادلة لتفكك القلويات	هيدروكسيد الصوديوم → Na + + OH -
2. حدد الأيونات التي سيتم تفريغها في الأقطاب الكهربائية	لا يمكن تقليل أيونات الصوديوم ، لذلك يتم تقليل الماء عند الكاثود. تتأكسد أيونات الهيدروكسيد عند الأنود.
3. رسم مخططات لعمليات الاختزال والأكسدة	K -: 2 H 2 O + 2ē → H 2 + 2 OH - أ +: 4 أوه - - 4ē → 2 H 2 O + O 2
4. قم بعمل معادلة للتحليل الكهربائي لمحلول مائي من القلويات	2 H 2 O \ u003d 2 H 2 + O 2 ، أي. يتم تقليل التحليل الكهربائي لمحلول مائي قلوي إلى التحليل الكهربائي للماء.

يتذكر.في التحليل الكهربائي للأحماض المحتوية على الأكسجين (H 2 SO 4 إلخ.) ، القواعد (NaOH ، Ca (OH) 2 إلخ.) وأملاح المعادن النشطة والأحماض المحتوية على الأكسجين(K 2 SO 4 إلخ.) يحدث التحليل الكهربائي للماء على الأقطاب الكهربائية: 2 H 2 O \ u003d 2 H 2 + O 2

المهمة 4.ارسم مخططًا للتحليل الكهربائي لمحلول مائي من نترات الفضة باستخدام أنود مصنوع من الفضة ، أي. الأنود قابل للذوبان. (الخوارزمية 4.)

التسلسل	اتخاذ الإجراءات
1. يؤلف معادلة تفكك الملح	AgNO 3 → Ag + + NO 3 -
2. حدد الأيونات التي سيتم تفريغها في الأقطاب الكهربائية	يتم تقليل أيونات الفضة عند الكاثود ، ويذوب أنود الفضة.
3. رسم مخططات لعمليات الاختزال والأكسدة	ك-:حج + 1ē → حج 0 ؛ أ +: Ag 0 - 1ē → Ag +
4. عمل معادلة للتحليل الكهربائي لمحلول ملح مائي	Ag + + Ag 0 = Ag 0 + Ag + يتم تقليل التحليل الكهربائي إلى نقل الفضة من القطب الموجب إلى القطب السالب.

محلول التحليل الكهربائي
والأملاح المنصهرة (ساعتان)

فصول الدورة الاختيارية "الكيمياء الكهربائية"

أهداف الدرس الأول:

خطة الدرس الأول

1. تكرار الطرق المدروسة للحصول على المعادن.

2. شرح مادة جديدة.

3. حل المشكلات من الكتاب المدرسي لـ GE Rudzitis، FG Feldman "Chemistry-9" (M: Education، 2002)، p. 120 ، رقم 1 ، 2.

4. التحقق من استيعاب المعرفة في مهام الاختبار.

5. تقرير عن تطبيق التحليل الكهربائي.

أهداف الدرس الأول:لتعليم كيفية كتابة مخططات للتحليل الكهربائي للمحاليل والأملاح المنصهرة وتطبيق المعرفة المكتسبة لحل مشاكل الحساب ؛ مواصلة تكوين المهارات في العمل مع كتاب مدرسي ومواد الاختبار ؛ مناقشة تطبيق التحليل الكهربائي في الاقتصاد الوطني.

التقدم المحرز في الدرس الأول

تكرار الأساليب المتعلمة الحصول على المعادنفي مثال الحصول على النحاس من أكسيد النحاس الثنائي.

تسجيل معادلات التفاعلات المقابلة:

طريقة أخرى للحصول على المعادن من المحاليل وذوبان أملاحها هي الكهروكيميائية، أو التحليل الكهربائي.

التحليل الكهربائي هو عملية الأكسدة والاختزال التي تحدث على الأقطاب الكهربائية عندما يمر تيار كهربائي من خلال محلول مصهور أو إلكتروليت..

التحليل الكهربائي لذوبان كلوريد الصوديوم:

NaCl Na + + Cl - ؛

الكاثود (-) (Na +): Na + + ه= نا 0 ،

الأنود (-) (Cl -): Cl - - ه\ u003d Cl 0 ، 2Cl 0 \ u003d Cl 2 ؛

2NaCl = 2Na + Cl 2.

التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم:

NaCl Na + + Cl - ،

H 2 O H + OH - ؛

الكاثود (-) (Na + ؛ H +): H + + ه= H 0 ، 2H 0 = H 2

(2H 2 O + 2 ه\ u003d H 2 + 2OH -) ،

الأنود (+) (Cl - ؛ OH -): Cl - - ه\ u003d Cl 0 ، 2Cl 0 \ u003d Cl 2 ؛

2NaCl + 2H 2 O \ u003d 2NaOH + Cl 2 + H 2.

التحليل الكهربائي لمحلول نترات النحاس (II):

نحاس (NO 3) 2 نحاس 2+ +

H 2 O H + OH - ؛

الكاثود (-) (Cu 2+ ؛ H +): Cu 2+ + 2 ه= النحاس 0 ،

الأنود (+) (OH -): OH - - ه= OH0 ،

4H 0 \ u003d O 2 + 2H 2 O ؛

2Cu (NO 3) 2 + 2H 2 O \ u003d 2Cu + O 2 + 4HNO 3.

توضح هذه الأمثلة الثلاثة سبب كون إجراء التحليل الكهربائي أكثر ربحية من تنفيذ طرق أخرى للحصول على المعادن: الحصول على المعادن ، والهيدروكسيدات ، والأحماض ، والغازات.

كتبنا مخططات التحليل الكهربائي ، والآن سنحاول كتابة معادلات التحليل الكهربائي على الفور ، دون الرجوع إلى المخططات ، ولكن باستخدام مقياس النشاط الأيوني فقط:

أمثلة على معادلات التحليل الكهربائي:

2HgSO 4 + 2H 2 O \ u003d 2Hg + O 2 + 2H 2 SO 4 ؛

Na 2 SO 4 + 2H 2 O \ u003d Na 2 SO 4 + 2H 2 + O 2 ؛

2LiCl + 2H 2 O \ u003d 2LiOH + H 2 + Cl 2.

حل المشاكلمن الكتاب المدرسي لـ GE Rudzitis و FG Feldman (الصف التاسع ، ص 120 ، رقم 1 ، 2).

مهمة 1.أثناء التحليل الكهربائي لمحلول من كلوريد النحاس (II) ، زادت كتلة الكاثود بمقدار 8 جم ، ما هو الغاز المنطلق ، ما هي كتلته؟

حل

CuCl 2 + H 2 O \ u003d Cu + Cl 2 + H 2 O ،

(نحاس) = 8/64 = 0.125 مول ،

(نحاس) = (Сl 2) = 0.125 مول ،

م(Cl 2) = 0.125 71 = 8.875 جم.

إجابة. الغاز عبارة عن كلور كتلته 8.875 جم.

المهمة 2.أثناء التحليل الكهربائي لمحلول مائي من نترات الفضة ، تم إطلاق 5.6 لتر من الغاز. كم غراما من المعدن المودعة على الكاثود؟

حل

4AgNO 3 + 2H 2 O \ u003d 4Ag + O 2 + 4HNO 3 ،

(O 2) = 5.6 / 22.4 = 0.25 مول ،

(Ag) = 4 (O 2) = 4 25 = 1 مول ،

م(Ag) = 1107 = 107 جم.

إجابة. 107 جرام من الفضة.

اختبارات

الخيار 1

1. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم عند الكاثود ، يتم تحرير ما يلي:

أ) الهيدروجين. ب) الأكسجين. ج) البوتاسيوم.

2. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول كبريتات النحاس (II) في المحلول ، يتم تشكيل ما يلي:

أ) هيدروكسيد النحاس (II) ؛

ب) حامض الكبريتيك.

3. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الباريوم عند الأنود ، يتم تحرير ما يلي:

أ) الهيدروجين. ب) الكلور. ج) الأكسجين.

4. أثناء التحليل الكهربائي لمصهر كلوريد الألومنيوم ، يتم إطلاق ما يلي عند الكاثود:

أ) الألومنيوم ب) الكلور.

ج) التحليل الكهربائي مستحيل.

5. يتم إجراء التحليل الكهربائي لمحلول نترات الفضة وفقًا للمخطط التالي:

أ) AgNO 3 + H 2 O Ag + H 2 + HNO 3 ؛

ب) AgNO 3 + H 2 O Ag + O 2 + HNO 3 ؛

ج) AgNO 3 + H 2 O AgNO 3 + H 2 + O 2.

الخيار 2

1. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول هيدروكسيد الصوديوم في القطب الموجب ، يتم تحرير ما يلي:

أ) الصوديوم. ب) الأكسجين. ج) الهيدروجين.

2. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول كبريتيد الصوديوم في المحلول ، يتم تشكيل ما يلي:

أ) حمض الكبريتيك ؛

ب) هيدروكسيد الصوديوم.

3. أثناء التحليل الكهربائي لذوبان كلوريد الزئبق (II) ، يتم إطلاق ما يلي عند الكاثود:

أ) الزئبق ؛ ب) الكلور. ج) التحليل الكهربائي مستحيل.

4.

5. يستمر التحليل الكهربائي لمحلول نترات الزئبق (II) وفقًا للمخطط التالي:

أ) Hg (NO 3) 2 + H 2 O Hg + H 2 + HNO 3 ؛

ب) Hg (NO 3) 2 + H 2 O Hg + O 2 + HNO 3 ؛

ج) Hg (NO 3) 2 + H 2 O Hg (NO 3) 2 + H 2 + O 2.

الخيار 3

1. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول نترات النحاس (II) ، يتم تحرير ما يلي عند الكاثود:

أ) النحاس ب) الأكسجين. ج) الهيدروجين.

2. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول بروميد الليثيوم في المحلول ، يتم تشكيل ما يلي:

ب) حمض الهيدروبروميك.

ج) هيدروكسيد الليثيوم.

3. أثناء التحليل الكهربائي لمصهر كلوريد الفضة ، يتم إطلاق ما يلي عند الكاثود:

أ) الفضة. ب) الكلور. ج) التحليل الكهربائي مستحيل.

4. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الألومنيوم ، يتم إطلاق الألومنيوم في:

أ) الكاثود. ب) الأنود. ج) يبقى في الحل.

5. يستمر التحليل الكهربائي لمحلول بروميد الباريوم وفقًا للمخطط التالي:

أ) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + H 2 + Ba (OH) 2 ؛

ب) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + Ba + H 2 O ؛

ج) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + O 2 + Ba (OH) 2.

الخيار 4

1. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول هيدروكسيد الباريوم عند الأنود ، يتم تحرير ما يلي:

أ) الهيدروجين. ب) الأكسجين. ج) الباريوم.

2. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول يوديد البوتاسيوم في المحلول ، يتم تشكيل ما يلي:

أ) حمض الهيدرويوديك.

ب) الماء. ج) هيدروكسيد البوتاسيوم.

3. أثناء التحليل الكهربائي لمصهر كلوريد الرصاص (II) ، يتم إطلاق ما يلي عند الكاثود:

قائد؛ ب) الكلور. ج) التحليل الكهربائي مستحيل.

4. أثناء التحليل الكهربائي لمحلول نترات الفضة عند الكاثود ، يتم تحرير ما يلي:

أ) الفضة. ب) الهيدروجين. ج) الأكسجين.

5. يستمر التحليل الكهربائي لمحلول كبريتيد الصوديوم وفقًا للمخطط التالي:

أ) Na 2 S + H 2 O S + H 2 + NaOH ؛

ب) Na 2 S + H 2 O H 2 + O 2 + Na 2 S ؛

ج) Na 2 S + H 2 O H 2 + Na 2 S + NaOH.

الإجابات

خيار	السؤال رقم 1	السؤال 2	السؤال 3	السؤال 4	السؤال 5
1	أ	ب	ب	أ	ب
2	ب	ب	أ	أ	ب
3	أ	الخامس	أ	الخامس	أ
4	ب	الخامس	أ	أ	أ

استخدام التحليل الكهربائي في الاقتصاد القومي

1. لحماية المنتجات المعدنية من التآكل ، يتم وضع طبقة رقيقة من معدن آخر على سطحها: الكروم ، الفضة ، الذهب ، النيكل ، إلخ. في بعض الأحيان ، حتى لا تضيع المعادن باهظة الثمن ، يتم إنتاج طلاء متعدد الطبقات. على سبيل المثال ، يتم أولاً تغطية الأجزاء الخارجية من السيارة بطبقة رقيقة من النحاس ، ويتم وضع طبقة رقيقة من النيكل على النحاس ، ويتم وضع طبقة من الكروم عليها.

عند تطبيق الطلاءات على المعدن عن طريق التحليل الكهربائي ، يتم الحصول عليها حتى في السماكة والمتانة. بهذه الطريقة ، يمكنك تغطية المنتجات من أي شكل. يسمى هذا الفرع من الكيمياء الكهربائية التطبيقية الكهربائي.

2. بالإضافة إلى الحماية من التآكل ، تعطي الطلاءات الجلفانية مظهرًا زخرفيًا جميلًا للمنتجات.

3. يسمى فرع آخر من الكيمياء الكهربائية ، قريب من حيث المبدأ من الطلاء الكهربائي ، الطلاء الكهربائي. هذه هي عملية الحصول على نسخ مطابقة لعناصر مختلفة. للقيام بذلك ، يتم تغطية الجسم بالشمع ويتم الحصول على مصفوفة. ستكون جميع فترات استراحة الكائن المنسوخ في المصفوفة عبارة عن انتفاخات. سطح مصفوفة الشمع مغطى بطبقة رقيقة من الجرافيت ، مما يجعلها موصلة للكهرباء.

يتم غمر قطب الجرافيت الناتج في حمام من محلول كبريتات النحاس. الأنود من النحاس. أثناء التحليل الكهربائي ، يذوب أنود النحاس ، ويترسب النحاس على كاثود الجرافيت. وبالتالي ، يتم الحصول على نسخة نحاسية دقيقة.

بمساعدة التشكيل الكهربائي ، الكليشيهات للطباعة ، يتم عمل تسجيلات الغراموفون ، ويتم تعدين الكائنات المختلفة. اكتشف العالم الروسي بي إس جاكوبي (1838) رأب الجلفانوبلاستي.

يتضمن صنع القوالب القياسية وضع طبقة رقيقة من الفضة على سجل بلاستيكي لجعله موصلاً للكهرباء. ثم يتم وضع طلاء نيكل إلكتروليتي على اللوحة.

ما الذي يجب فعله لصنع صفيحة في حمام إلكتروليتي - أنود أو كاثود؟

(حول الكاثود الإلكتروني.)

4. يستخدم التحليل الكهربائي للحصول على العديد من المعادن: القلويات ، والأرض القلوية ، والألمنيوم ، واللانثانيدات ، إلخ.

5. لتنظيف بعض المعادن من الشوائب ، يتم توصيل المعدن بالشوائب بالقطب الموجب. يذوب المعدن أثناء عملية التحليل الكهربائي ويترسب على الكاثود المعدني ، بينما تبقى الشوائب في المحلول.

6. يستخدم التحليل الكهربائي على نطاق واسع للحصول على المواد المعقدة (القلويات ، والأحماض المحتوية على الأكسجين) ، والهالوجينات.

العمل التطبيقي
(الدرس الثاني)

أهداف الدرس.إجراء التحليل الكهربائي للمياه ، وإظهار الطلاء الكهربائي في الممارسة العملية ، وتعزيز المعرفة المكتسبة في الدرس الأول.

معدات.على طاولات الطلاب: بطارية مسطحة ، سلكان مع طرفين ، قطبين من الجرافيت ، دورق ، أنابيب اختبار ، حامل ثلاثي القوائم بقدمين ، محلول كبريتات الصوديوم بنسبة 3٪ ، مصباح روح ، أعواد ثقاب ، مصباح يدوي.

على طاولة المعلم: نفس + محلول كبريتات النحاس ، مفتاح نحاسي ، انبوب نحاسي (قطعة من النحاس).

إحاطة الطلاب

1. قم بتوصيل الأسلاك ذات المحطات بالأقطاب الكهربائية.

2. ضع الأقطاب الكهربائية في كوب بحيث لا تتلامس.

3. صب محلول الإلكتروليت (كبريتات الصوديوم) في الدورق.

4. صب الماء في أنابيب الاختبار ، ووضعها رأسًا على عقب في كوب به إلكتروليت ، وضعها على أقطاب الجرافيت واحدة تلو الأخرى ، مع تثبيت الحافة العلوية لأنبوب الاختبار في أسفل الحامل ثلاثي القوائم.

5. بعد تركيب الجهاز ، قم بتوصيل أطراف الأسلاك بالبطارية.

6. راقب تطور فقاعات الغاز: يتم إطلاق القليل منها عند القطب الموجب مقارنة بالكاثود. بعد أن يتم إزاحة كل الماء الموجود في أنبوب اختبار واحد تقريبًا بواسطة الغاز المنطلق ، وفي الآخر - بمقدار النصف ، افصل الأسلاك عن البطارية.

7. قم بإضاءة مصباح الروح ، وقم بإزالة أنبوب الاختبار بعناية ، حيث يتم إزاحة الماء بالكامل تقريبًا ، ثم أحضره إلى المصباح الروحي - سيتم سماع صوت مميز للغاز.

8. أشعل شعلة. قم بإزالة أنبوب الاختبار الثاني ، وتحقق من وجود جبيرة غاز مشتعلة.

الواجبات للطلاب

1. رسم الجهاز.

2. اكتب معادلة للتحليل الكهربائي للماء واشرح لماذا كان من الضروري إجراء التحليل الكهربائي في محلول من كبريتات الصوديوم.

3. اكتب معادلات التفاعل التي تعكس إطلاق الغازات على الأقطاب الكهربائية.

تجربة العرض التوضيحي للمعلم
(يمكن أن يؤديها أفضل الطلاب في الفصل
مع المعدات المناسبة)

1. قم بتوصيل أطراف الأسلاك بأنبوب النحاس والمفتاح النحاسي.

2. اخفض الأنبوب والمفتاح في دورق به محلول كبريتات النحاس (II).

3. قم بتوصيل الأطراف الثانية من الأسلاك بالبطارية: "ناقص" البطارية بالأنبوب النحاسي ، "زائد" بالمفتاح!

4. لاحظ تحرير النحاس على سطح المفتاح.

5. بعد إجراء التجربة ، افصل الأطراف أولاً عن البطارية ، ثم أخرج المفتاح من المحلول.

6. قم بفك دائرة التحليل الكهربائي باستخدام قطب كهربي قابل للذوبان:

CuSO 4 \ u003d Cu 2+ +

الأنود (+): Сu 0 - 2 ه\ u003d النحاس 2+ ،

الكاثود (-): Cu 2+ + 2 ه= Сu 0.

لا يمكن كتابة المعادلة الكلية للتحليل الكهربائي باستخدام أنود قابل للذوبان.

تم إجراء التحليل الكهربائي في محلول من كبريتات النحاس (II) للأسباب التالية:

أ) هناك حاجة إلى محلول إلكتروليت من أجل تدفق تيار كهربائي ، tk. الماء هو إلكتروليت ضعيف.

ب) لن يتم إطلاق أي منتجات ثانوية للتفاعلات ، ولكن سيتم إطلاق النحاس فقط عند القطب السالب.

7. لتوحيد الماضي ، اكتب مخططًا للتحليل الكهربائي لكلوريد الزنك باستخدام أقطاب الكربون:

ZnCl 2 \ u003d Zn 2+ + 2Cl - ،

الكاثود (-): Zn 2+ + 2 ه= Zn 0 ،

2H2O + 2 ه\ u003d H 2 + 2OH - ،

الأنود (+): 2Cl - - 2 ه= Cl2.

لا يمكن كتابة معادلة التفاعل الكلي في هذه الحالة ، لأن من غير المعروف أي جزء من الكمية الإجمالية للكهرباء يذهب إلى تقليل الماء ، وأي جزء - لتقليل أيونات الزنك.

مخطط التجربة التوضيحية

العمل في المنزل

1. اكتب معادلة للتحليل الكهربائي لمحلول يحتوي على خليط من نترات النحاس (II) ونترات الفضة مع أقطاب كهربائية خاملة.

2. اكتب معادلة التحليل الكهربائي لمحلول هيدروكسيد الصوديوم.

3. لتنظيف عملة نحاسية ، يجب تعليقها على سلك نحاسي متصل بالقطب السالب للبطارية ، وخفضها في محلول هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 2.5٪ ، حيث يجب أيضًا غمر قطب الجرافيت المتصل بالقطب الموجب للبطارية . اشرح كيف تصبح العملة نظيفة. ( إجابة. يتم تقليل أيونات الهيدروجين عند الكاثود:

2 س + 2 ه\ u003d H 2.

يتفاعل الهيدروجين مع أكسيد النحاس على سطح العملة:

CuO + H 2 \ u003d Cu + H 2 O.

هذه الطريقة أفضل من التنظيف بالمسحوق لأن. العملة لا تمحى.)

يسمى القطب الذي يحدث فيه الاختزال بالكاثود.

القطب الذي يحدث فيه الأكسدة هو الأنود.

ضع في اعتبارك العمليات التي تحدث أثناء التحليل الكهربائي للأملاح المنصهرة للأحماض الخالية من الأكسجين: HCl ، HBr ، HI ، H 2 S (باستثناء الهيدروفلوريك أو الهيدروفلوريك - HF).

في الذوبان ، يتكون هذا الملح من كاتيونات معدنية وأنيونات من بقايا الحمض.

على سبيل المثال، كلوريد الصوديوم = Na + + Cl -

على الكاثود: Na + + ē = Na يتكون الصوديوم المعدني (في الحالة العامة ، معدن يكون جزءًا من الملح)

على الأنود: 2 سل - - 2ē \ u003d Cl 2 يتكون الكلور الغازي (في الحالة العامة ، هالوجين ، وهو جزء من بقايا الحمض - باستثناء الفلور - أو الكبريت)

دعونا نفكر في العمليات التي تحدث أثناء التحليل الكهربائي لمحاليل الإلكتروليت.

يتم تحديد العمليات التي تحدث على الأقطاب الكهربائية من خلال قيمة جهد القطب القياسي وتركيز الإلكتروليت (معادلة نرنست). لا يأخذ المقرر الدراسي في الاعتبار اعتماد جهد القطب على تركيز الإلكتروليت ولا يستخدم القيم العددية لإمكانات القطب القياسي. يكفي أن يعرف الطلاب أنه في سلسلة الكثافة الكهروكيميائية للمعادن (سلسلة نشاط المعادن) ، فإن قيمة جهد القطب القياسي لزوج Me + n / Me:

1. يزيد من اليسار إلى اليمين
2. المعادن الموجودة في الصف حتى الهيدروجين لها قيمة سالبة لهذه الكمية
3. الهيدروجين ، عند اختزاله بالتفاعل 2H + 2ē \ u003d H 2 ، (أي من الأحماض) له قيمة إمكانات قطب معيارية صفرية
4. المعادن الموجودة في الصف بعد الهيدروجين لها قيمة موجبة لهذه الكمية

! الهيدروجين أثناء الاختزال حسب التفاعل:

2H 2 O + 2ē \ u003d 2OH - + H 2 ، (أي من الماء في بيئة محايدة) له قيمة سالبة لإمكانات القطب القياسي -0.41

يمكن أن تكون مادة الأنود قابلة للذوبان (الحديد والكروم والزنك والنحاس والفضة ومعادن أخرى) وغير قابلة للذوبان - خاملة - (الفحم ، الجرافيت ، الذهب ، البلاتين) ، لذلك سيحتوي المحلول على أيونات تكونت عند إذابة الأنود:

أنا - ن = أنا + ن

ستكون الأيونات المعدنية الناتجة موجودة في محلول الإلكتروليت وسيتعين أيضًا أخذ نشاطها الكهروكيميائي في الاعتبار.

بناءً على ذلك ، بالنسبة للعمليات التي تحدث عند الكاثود ، يمكن تحديد القواعد التالية:

1. يوجد الكاتيون المنحل بالكهرباء في سلسلة الكهروكيميائية لجهود المعادن حتى الألومنيوم بما في ذلك الألومنيوم ، وعملية تقليل المياه جارية:

2H 2 O + 2ē \ u003d 2OH - + H2

تبقى الكاتيونات المعدنية في المحلول ، في مساحة الكاثود

2. يقع الإلكتروليت بين الألمنيوم والهيدروجين ، اعتمادًا على تركيز المنحل بالكهرباء ، تتم إما عملية تقليل الماء أو عملية تقليل أيونات المعادن. نظرًا لعدم تحديد التركيز في المهمة ، يتم تسجيل كلتا العمليتين المحتملتين:

2H 2 O + 2ē \ u003d 2OH - + H2

أنا + ن + نē = أنا

3. الكاتيون بالكهرباء - هذه هي أيونات الهيدروجين ، أي المنحل بالكهرباء حمض. يتم استعادة أيونات الهيدروجين:

2H + 2ē \ u003d H 2

4. يقع الكاتيون بالكهرباء بعد الهيدروجين ، ويتم تقليل الكاتيونات المعدنية.

أنا + ن + نē = أنا

تعتمد العملية في الأنود على مادة الأنود وطبيعة الأنيون.

1. إذا تم إذابة الأنود (على سبيل المثال ، الحديد والزنك والنحاس والفضة) ، يتأكسد معدن الأنود.

أنا - ن = أنا + ن

2. إذا كان الأنود خامل ، أي غير قابل للذوبان (الجرافيت والذهب والبلاتين):

أ) أثناء التحليل الكهربائي لمحاليل أملاح أحماض الأكسدة (باستثناء الفلوريدات) ، يتأكسد الأنيون ؛

2 سل - - 2ē \ u003d Cl 2

2Br - - 2ē \ u003d Br 2

2 أنا - - 2ē \ u003d أنا 2

S2 - - 2ē = S.

ب) أثناء التحليل الكهربائي للمحاليل القلوية ، عملية أكسدة مجموعة الهيدروكسو OH -:

4 أوه - - 4ē \ u003d 2H 2 O + O 2

ج) أثناء التحليل الكهربائي لمحاليل أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين: HNO 3 ، H 2 SO 4 ، H 2 CO 3 ، H 3 PO 4 ، والفلوريدات ، يتأكسد الماء.

2H 2 O - 4ē \ u003d 4H + + O 2

د) أثناء التحليل الكهربائي للأسيتات (أملاح حمض الخليك أو الإيثانويك) ، يتأكسد أيون الأسيتات إلى الإيثان وأول أكسيد الكربون (IV) - ثاني أكسيد الكربون.

2SN 3 سو - - 2ē \ u003d C 2 H 6 + 2CO 2

أمثلة المهام.

1. إنشاء تناظر بين صيغة الملح والمنتج المتكون على أنود خامل أثناء التحليل الكهربائي لمحلولها المائي.

صيغة الملح

أ) NiSO 4

ب) كلوريد الصوديوم 4

ب) LiCl

د) RbBr

المنتج على أنود

1) S 2) SO 2 3) Cl 2 4) O 2 5) H 2 6) Br 2

حل:

نظرًا لأن المهمة تحدد أنودًا خاملًا ، فإننا نأخذ في الاعتبار فقط التغييرات التي تحدث مع البقايا الحمضية المتكونة أثناء تفكك الأملاح:

SO 4 2 - بقايا حمضية لحمض يحتوي على أكسجين. يتأكسد الماء ويتحرر الأكسجين. الجواب 4

ClO4 - بقايا حمضية لحمض يحتوي على أكسجين. يتأكسد الماء ويتحرر الأكسجين. الجواب 4.

Cl - بقايا حمض خالي من الأكسجين. هناك عملية أكسدة لبقايا الحمض نفسها. يتم تحرير الكلور. الجواب 3.

Br - بقايا حمض خالي من الأكسجين. هناك عملية أكسدة لبقايا الحمض نفسها. يتم تحرير البروم. الجواب 6.

الاستجابة العامة: 4436

2. إنشاء تطابق بين صيغة الملح والمنتج المتكون على الكاثود أثناء التحليل الكهربائي لمحلولها المائي.

صيغة الملح

أ) آل (رقم 3) 3

ب) الزئبق (رقم 3) 2

ب) نحاس (رقم 3) 2

د) نانو 3

المنتج على أنود

1) الهيدروجين 2) الألومنيوم 3) الزئبق 4) النحاس 5) الأكسجين 6) الصوديوم

حل:

نظرًا لأن المهمة تحدد الكاثود ، فإننا نأخذ في الاعتبار فقط التغييرات التي تحدث مع الكاتيونات المعدنية التي تشكلت أثناء تفكك الأملاح:

آل 3+ وفقًا لموضع الألومنيوم في السلسلة الكهروكيميائية لجهد المعدن (من بداية السلسلة إلى الألومنيوم شاملاً) ، ستستمر عملية تقليل الماء. يتم تحرير الهيدروجين. الجواب 1.

Hg2 + وفقًا لموقع الزئبق (بعد الهيدروجين) ، ستتم عملية تقليل أيونات الزئبق. يتكون الزئبق. الجواب 3.

Cu2 + وفقًا لموضع النحاس (بعد الهيدروجين) ، ستستمر عملية تقليل أيونات النحاس. الجواب 4.

نا + وفقًا لموضع الصوديوم (من بداية السلسلة إلى الألومنيوم شاملاً) ، ستستمر عملية تقليل الماء. الجواب 1.

الإجابة العامة: 1341