इलेक्ट्रोलिसिस एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया है जो इलेक्ट्रोड पर तब होती है जब पिघले या इलेक्ट्रोलाइट समाधान के माध्यम से एक स्थिरांक पारित किया जाता है। बिजली.
कैथोड एक कम करने वाला एजेंट है जो धनायनों को इलेक्ट्रॉन दान करता है।
एनोड एक ऑक्सीडाइज़र है जो आयनों से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है।
|
धनायनों की गतिविधि श्रृंखला: |
Na + , Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , एच+ , Cu 2+ , Ag + _____________________________→ ऑक्सीकरण शक्ति को मजबूत करना |
|
आयनों गतिविधि श्रृंखला: |
I - , Br - , Cl - , OH - , NO 3 - , CO 3 2- , SO 4 2- ←__________________________________ पुनर्प्राप्ति क्षमता में वृद्धि |
पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोड पर होने वाली प्रक्रियाएं
(इलेक्ट्रोड की सामग्री और आयनों की प्रकृति पर निर्भर न हों)।
1. आयनों को एनोड पर डिस्चार्ज किया जाता है (पूर्वाह्न - ; ओह-
ए एम - - एम ē → ए °; 4 ओएच - - 4ē → ओ 2 + 2 एच 2 ओ (ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं)।
2. कैथोड पर धनायनों का निर्वहन किया जाता है (मुझे एन +, एच + ), तटस्थ परमाणुओं या अणुओं में बदलना:
मी एन + + एन ē → मी ° ; 2 एच + + 2ē → एच 2 0 (पुनर्प्राप्ति प्रक्रियाएँ)।
समाधानों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान इलेक्ट्रोड पर होने वाली प्रक्रियाएं
|
कैथोड (-) कैथोड सामग्री पर निर्भर न रहें; तनावों की श्रृंखला में धातु की स्थिति पर निर्भर करते हैं |
एनओडी (+) एनोड सामग्री और आयनों की प्रकृति पर निर्भर करें। |
|
|
एनोड अघुलनशील (निष्क्रिय) है, अर्थात। से बना कोयला, ग्रेफाइट, प्लैटिनम, सोना. |
एनोड घुलनशील (सक्रिय) है, अर्थात। से बनाघन, एजी, Zn, नी, फ़ेऔर अन्य धातुएँ (सिवाय)पं, ए.यू.) |
|
|
1. सबसे पहले, धातु के धनायनों को बहाल किया जाता है, उसके बाद वोल्टेज की एक श्रृंखला में खड़ा किया जाता हैएच 2 : मी n+ +nē → मी° |
1. सबसे पहले, ऑक्सीजन मुक्त एसिड के आयनों को ऑक्सीकरण किया जाता है (छोड़कर)।एफ - ): A m- - mē → A° |
आयनों का ऑक्सीकरण नहीं होता है। एनोड धातु परमाणुओं का ऑक्सीकरण होता है: मी° - nē → मी एन+ उद्धरण मुझे एन + समाधान में जाओ. एनोड का द्रव्यमान कम हो जाता है। |
|
2. मध्यम सक्रियता के धातु धनायन, बीच में खड़ेअल और एच 2 , पानी के साथ एक साथ बहाल हो जाते हैं: मी n+ + nē →मी° 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - |
2. ऑक्सो एसिड के आयन (इसलिए 4 2- , सीओ 3 2- ,..) और एफ - ऑक्सीकरण न करें, अणु ऑक्सीकृत होते हैंएच 2 हे : 2H 2 O - 4ē → O 2 + 4H + |
|
|
3.सक्रिय धातुओं के धनायनली पहले अल (समावेशी) बहाल नहीं होते हैं, लेकिन अणु बहाल हो जाते हैंएच 2 हे : 2 एच 2 ओ + 2ē → एच 2 + 2ओएच - |
3. क्षार विलयनों के विद्युत अपघटन के दौरान आयन ऑक्सीकृत हो जाते हैंओह- : 4OH - - 4ē → O 2 +2H 2 O |
|
|
4. अम्ल विलयनों के विद्युत अपघटन के दौरान धनायन कम हो जाते हैंएच+: 2H + + 2ē → H 2 0 |
||
पिघलों का इलेक्ट्रोलिसिस
अभ्यास 1. सोडियम ब्रोमाइड पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस का एक चित्र बनाएं। (एल्गोरिदम 1.)
|
अनुक्रमण |
कार्रवाई करना |
|
NaBr → Na + + Br - |
|
|
के - (कैथोड): ना +, ए + (एनोड): बीआर - |
|
|
K + : Na + + 1ē → Na 0 (वसूली), ए +: 2 बीआर - - 2ē → बीआर 2 0 (ऑक्सीकरण)। |
|
|
2NaBr = 2Na +Br 2 |
कार्य 2. सोडियम हाइड्रॉक्साइड पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस का एक आरेख बनाएं। (एल्गोरिदम 2.)
|
अनुक्रमण |
कार्रवाई करना |
|
NaOH → Na + + OH - |
|
|
2. संबंधित इलेक्ट्रोडों पर आयनों की गति दिखाएँ |
के - (कैथोड): ना +, ए + (एनोड): ओह -। |
|
3. ऑक्सीकरण और कमी प्रक्रियाओं की योजनाएँ बनाएं |
K - : Na + + 1ē → Na 0 (वसूली), ए +: 4 ओएच - - 4ē → 2 एच 2 ओ + ओ 2 (ऑक्सीकरण)। |
|
4. क्षार पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक समीकरण बनाएं |
4NaOH = 4Na + 2H 2 O + O 2 |
कार्य 3.सोडियम सल्फेट के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस का एक आरेख बनाएं। (एल्गोरिदम 3.)
|
अनुक्रमण |
कार्रवाई करना |
|
1. नमक पृथक्करण समीकरण बनाइये |
Na 2 SO 4 → 2Na + + SO 4 2- |
|
2. संबंधित इलेक्ट्रोडों पर आयनों की गति दिखाएँ |
के - (कैथोड): ना + ए + (एनोड): एसओ 4 2- |
|
के -: ना + + 1ē → ना 0, ए +: 2एसओ 4 2- - 4ē → 2एसओ 3 + ओ 2 |
|
|
4. पिघले हुए नमक के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक समीकरण बनाएं |
2Na 2 SO 4 = 4Na + 2SO 3 + O 2 |
समाधान इलेक्ट्रोलिसिस
अभ्यास 1।अक्रिय इलेक्ट्रोड का उपयोग करके सोडियम क्लोराइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक योजना बनाएं। (एल्गोरिदम 1.)
|
अनुक्रमण |
कार्रवाई करना |
|
1. नमक पृथक्करण समीकरण बनाइये |
NaCl → Na + + Cl - |
|
समाधान में सोडियम आयनों को बहाल नहीं किया गया है, इसलिए पानी को बहाल किया जा रहा है। क्लोरीन आयन ऑक्सीकृत होते हैं। |
|
|
3. अपचयन एवं ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के चित्र बनाइये |
K -: 2H 2 O + 2ē → H 2 + 2OH - ए +: 2सीएल - - 2ē → सीएल 2 |
|
2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH |
कार्य 2.कॉपर सल्फेट के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक योजना बनाएं (द्वितीय ) अक्रिय इलेक्ट्रोड का उपयोग करना। (एल्गोरिदम 2.)
|
अनुक्रमण |
कार्रवाई करना |
|
1. नमक पृथक्करण समीकरण बनाइये |
CuSO 4 → Cu 2+ + SO 4 2- |
|
2. उन आयनों का चयन करें जिन्हें इलेक्ट्रोड पर डिस्चार्ज किया जाएगा |
कैथोड पर कॉपर आयन कम हो जाते हैं। जलीय घोल में एनोड पर, सल्फेट आयन ऑक्सीकरण नहीं करते हैं, इसलिए पानी ऑक्सीकरण होता है। |
|
3. अपचयन एवं ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के चित्र बनाइये |
के - : Cu 2+ + 2ē → Cu 0 ए + : 2एच 2 ओ - 4ē → ओ 2 +4एच + |
|
4. जलीय नमक घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक समीकरण बनाएं |
2CuSO 4 + 2H 2 O = 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4 |
कार्य 3.अक्रिय इलेक्ट्रोड का उपयोग करके सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक योजना बनाएं। (एल्गोरिदम 3.)
|
अनुक्रमण |
कार्रवाई करना |
|
1. क्षार के पृथक्करण के लिए एक समीकरण बनाइये |
NaOH → Na + + OH - |
|
2. उन आयनों का चयन करें जिन्हें इलेक्ट्रोड पर डिस्चार्ज किया जाएगा |
सोडियम आयनों को कम नहीं किया जा सकता, इसलिए कैथोड पर पानी कम किया जाता है। हाइड्रॉक्साइड आयन एनोड पर ऑक्सीकृत होते हैं। |
|
3. अपचयन एवं ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के चित्र बनाइये |
के -: 2 एच 2 ओ + 2ē → एच 2 + 2 ओएच - ए +: 4 ओएच - - 4ē → 2 एच 2 ओ + ओ 2 |
|
4. क्षार के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक समीकरण बनाएं |
2 एच 2 ओ = 2 एच 2 + ओ 2 , अर्थात। क्षार के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस को पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में बदल दिया जाता है। |
याद करना।ऑक्सीजन युक्त एसिड के इलेक्ट्रोलिसिस में (H 2 SO 4 आदि), आधार (NaOH, Ca (OH) 2 आदि) , सक्रिय धातुओं के लवण और ऑक्सीजन युक्त अम्ल(के 2 एसओ 4 आदि) पानी का इलेक्ट्रोलिसिस इलेक्ट्रोड पर होता है: 2 एच 2 ओ = 2 एच 2 + ओ 2
कार्य 4.सिल्वर से बने एनोड का उपयोग करके सिल्वर नाइट्रेट के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक योजना बनाएं, अर्थात। एनोड घुलनशील है. (एल्गोरिदम 4.)
|
अनुक्रमण |
कार्रवाई करना |
|
1. नमक पृथक्करण समीकरण बनाइये |
AgNO 3 → Ag + + NO 3 - |
|
2. उन आयनों का चयन करें जिन्हें इलेक्ट्रोड पर डिस्चार्ज किया जाएगा |
कैथोड पर सिल्वर आयन कम हो जाते हैं, और सिल्वर एनोड घुल जाता है। |
|
3. अपचयन एवं ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के चित्र बनाइये |
क-:एजी + + 1ē→ एजी 0 ; ए+:एजी 0 - 1ē→ एजी + |
|
4. जलीय नमक घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक समीकरण बनाएं |
एजी + + एजी 0 = एजी 0 + एजी + एनोड से कैथोड तक चांदी के स्थानांतरण के लिए इलेक्ट्रोलिसिस को कम किया जाता है। |
समाधान इलेक्ट्रोलिसिस
और पिघला हुआ नमक (2 घंटे)
वैकल्पिक पाठ्यक्रम "इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री" की कक्षाएं
पहले पाठ के लक्ष्य:
प्रथम पाठ योजना
1. धातु प्राप्त करने के लिए अध्ययन की गई विधियों की पुनरावृत्ति।
2. नई सामग्री की व्याख्या.
3. जी.ई. रुडज़ाइटिस, एफ.जी. फेल्डमैन "रसायन विज्ञान -9" (एम।: शिक्षा, 2002), पी द्वारा पाठ्यपुस्तक से समस्याओं का समाधान। 120, क्रमांक 1, 2.
4. परीक्षण कार्यों पर ज्ञान के आत्मसात की जाँच करना।
5. इलेक्ट्रोलिसिस के अनुप्रयोग पर रिपोर्ट.
पहले पाठ के लक्ष्य:विलयनों और पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए योजनाएँ लिखना और गणना समस्याओं को हल करने के लिए प्राप्त ज्ञान को लागू करना सिखाना; पाठ्यपुस्तक, परीक्षण सामग्री के साथ काम करने में कौशल का निर्माण जारी रखें; राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में इलेक्ट्रोलिसिस के अनुप्रयोग पर चर्चा करें।
प्रथम पाठ की प्रगति
सीखे हुए तरीकों की पुनरावृत्ति धातुएँ प्राप्त करनाकॉपर (II) ऑक्साइड से तांबा प्राप्त करने के उदाहरण पर।
संगत प्रतिक्रियाओं के समीकरण रिकॉर्ड करना:
धातुओं को उनके लवणों के विलयन तथा पिघलने से प्राप्त करने का दूसरा तरीका है विद्युत, या इलेक्ट्रोलीज़.
इलेक्ट्रोलिसिस एक रेडॉक्स प्रक्रिया है जो इलेक्ट्रोड पर तब होती है जब पिघले या इलेक्ट्रोलाइट समाधान के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है।.
सोडियम क्लोराइड पिघल का इलेक्ट्रोलिसिस:
NaCl Na + + Cl – ;
कैथोड (-) (Na +): Na + + इ= ना 0 ,
एनोड (-) (सीएल-): सीएल-- इ\u003d सीएल 0, 2सीएल 0 \u003d सीएल 2;
2NaCl = 2Na + सीएल 2।
सोडियम क्लोराइड समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस:
NaCl Na + + Cl – ,
एच 2 ओ एच + + ओएच -;
कैथोड (-) (Na +; H +): H + + इ= एच 0 , 2 एच 0 = एच 2
(2एच2ओ+2 इ= एच 2 + 2ओएच -),
एनोड (+) (सीएल - ; ओएच -): सीएल - - इ\u003d सीएल 0, 2सीएल 0 \u003d सीएल 2;
2NaCl + 2H 2 O = 2NaOH + Cl 2 + H 2।
कॉपर (II) नाइट्रेट समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस:
Cu(NO 3) 2 Cu 2+ +
एच 2 ओ एच + + ओएच -;
कैथोड (-) (Cu 2+; H +): Cu 2+ + 2 इ= घन 0 ,
एनोड (+) (OH -): OH - - इ=OH0,
4H 0 = O 2 + 2H 2 O;
2Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O = 2Cu + O 2 + 4HNO 3।
ये तीन उदाहरण दिखाते हैं कि धातु प्राप्त करने के अन्य तरीकों की तुलना में इलेक्ट्रोलिसिस करना अधिक लाभदायक क्यों है: धातु, हाइड्रॉक्साइड, एसिड, गैसें प्राप्त की जाती हैं।
हमने इलेक्ट्रोलिसिस योजनाएं लिखीं, और अब हम योजनाओं का संदर्भ दिए बिना, केवल आयन गतिविधि पैमाने का उपयोग करके, तुरंत इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण लिखने का प्रयास करेंगे:
इलेक्ट्रोलिसिस समीकरणों के उदाहरण:
2HgSO 4 + 2H 2 O = 2Hg + O 2 + 2H 2 SO 4;
Na 2 SO 4 + 2H 2 O = Na 2 SO 4 + 2H 2 + O 2;
2LiCl + 2H 2 O = 2LiOH + H 2 + सीएल 2।
समस्या को सुलझानाजी.ई. रुडज़ाइटिस और एफ.जी. फेल्डमैन की पाठ्यपुस्तक से (9वीं कक्षा, पृष्ठ 120, संख्या 1, 2)।
कार्य 1।कॉपर (II) क्लोराइड के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड का द्रव्यमान 8 ग्राम बढ़ गया। कौन सी गैस निकली, इसका द्रव्यमान क्या है?
समाधान
CuCl 2 + H 2 O = Cu + Cl 2 + H 2 O,
(Cu) = 8/64 = 0.125 mol,
(Cu) = (Сl 2) = 0.125 mol,
एम(सीएल 2) = 0.125 71 = 8.875 ग्राम।
उत्तर. गैस क्लोरीन है जिसका द्रव्यमान 8.875 ग्राम है।
कार्य 2.सिल्वर नाइट्रेट के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान 5.6 लीटर गैस निकली। कैथोड पर कितने ग्राम धातु जमा होती है?
समाधान
4AgNO 3 + 2H 2 O = 4Ag + O 2 + 4HNO 3,
(ओ 2) = 5.6 / 22.4 = 0.25 मोल,
(एजी) = 4 (ओ 2) = 4 25 = 1 मोल,
एम(एजी) = 1 107 = 107 ग्राम।
उत्तर. 107 ग्राम चाँदी।
परिक्षण
विकल्प 1
1. कैथोड पर पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित जारी होता है:
ए) हाइड्रोजन; बी) ऑक्सीजन; ग) पोटैशियम।
2. घोल में कॉपर (II) सल्फेट के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित बनता है:
ए) कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड;
बी) सल्फ्यूरिक एसिड;
3. एनोड पर बेरियम क्लोराइड के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित जारी होता है:
ए) हाइड्रोजन; बी) क्लोरीन; ग) ऑक्सीजन।
4. एल्यूमीनियम क्लोराइड पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर निम्नलिखित जारी होता है:
ए) एल्यूमीनियम; बी) क्लोरीन;
ग) इलेक्ट्रोलिसिस असंभव है।
5. सिल्वर नाइट्रेट के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है:
ए) एग्नो 3 + एच 2 ओ एजी + एच 2 + एचएनओ 3;
बी) एग्नो 3 + एच 2 ओ एजी + ओ 2 + एचएनओ 3;
सी) एग्नो 3 + एच 2 ओ एग्नो 3 + एच 2 + ओ 2।
विकल्प 2
1. एनोड पर सोडियम हाइड्रॉक्साइड समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित जारी होता है:
ए) सोडियम; बी) ऑक्सीजन; ग) हाइड्रोजन।
2. घोल में सोडियम सल्फाइड के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित बनता है:
ए) हाइड्रोसल्फ्यूरिक एसिड;
बी) सोडियम हाइड्रॉक्साइड;
3. पारा (II) क्लोराइड पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर निम्नलिखित जारी होता है:
क) पारा; बी) क्लोरीन; ग) इलेक्ट्रोलिसिस असंभव है।
4.
5. पारा (II) नाइट्रेट के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है:
ए) एचजी (एनओ 3) 2 + एच 2 ओ एचजी + एच 2 + एचएनओ 3;
बी) एचजी (एनओ 3) 2 + एच 2 ओ एचजी + ओ 2 + एचएनओ 3;
सी) एचजी (एनओ 3) 2 + एच 2 ओ एचजी (एनओ 3) 2 + एच 2 + ओ 2।
विकल्प 3
1. कॉपर (II) नाइट्रेट के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर निम्नलिखित जारी होता है:
क) तांबा; बी) ऑक्सीजन; ग) हाइड्रोजन।
2. घोल में लिथियम ब्रोमाइड के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित बनता है:
बी) हाइड्रोब्रोमिक एसिड;
ग) लिथियम हाइड्रॉक्साइड।
3. सिल्वर क्लोराइड पिघल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर निम्नलिखित जारी होता है:
ए) चांदी; बी) क्लोरीन; ग) इलेक्ट्रोलिसिस असंभव है।
4. एल्यूमीनियम क्लोराइड समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एल्यूमीनियम को छोड़ा जाता है:
ए) कैथोड; बी) एनोड; ग) घोल में रहता है।
5. बेरियम ब्रोमाइड के घोल का इलेक्ट्रोलिसिस निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है:
ए) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + H 2 + Ba (OH) 2;
बी) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + Ba + H 2 O;
ग) BaBr 2 + H 2 O Br 2 + O 2 + Ba (OH) 2।
विकल्प 4
1. एनोड पर बेरियम हाइड्रॉक्साइड समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित जारी होता है:
ए) हाइड्रोजन; बी) ऑक्सीजन; ग) बेरियम।
2. घोल में पोटेशियम आयोडाइड के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित बनता है:
ए) हाइड्रोआयोडिक एसिड;
बी) पानी; ग) पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड।
3. लेड (II) क्लोराइड के पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर निम्नलिखित जारी होता है:
एक सुराग़; बी) क्लोरीन; ग) इलेक्ट्रोलिसिस असंभव है।
4. कैथोड पर सिल्वर नाइट्रेट घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, निम्नलिखित जारी होता है:
ए) चांदी; बी) हाइड्रोजन; ग) ऑक्सीजन।
5. सोडियम सल्फाइड घोल का इलेक्ट्रोलिसिस निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है:
ए) ना 2 एस + एच 2 ओ एस + एच 2 + NaOH;
बी) ना 2 एस + एच 2 ओ एच 2 + ओ 2 + ना 2 एस;
ग) Na 2 S + H 2 O H 2 + Na 2 S + NaOH।
जवाब
| विकल्प | प्रश्न 1 | प्रश्न 2 | प्रश्न 3 | प्रश्न 4 | प्रश्न 5 |
| 1 | ए | बी | बी | ए | बी |
| 2 | बी | बी | ए | ए | बी |
| 3 | ए | वी | ए | वी | ए |
| 4 | बी | वी | ए | ए | ए |
राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग
1. धातु उत्पादों को जंग से बचाने के लिए, उनकी सतह पर किसी अन्य धातु की एक पतली परत लगाई जाती है: क्रोमियम, चांदी, सोना, निकल, आदि। कभी-कभी, महंगी धातुओं को बर्बाद न करने के लिए, एक बहु-परत कोटिंग का उत्पादन किया जाता है। उदाहरण के लिए, कार के बाहरी हिस्सों को पहले तांबे की एक पतली परत से ढका जाता है, तांबे पर निकल की एक पतली परत लगाई जाती है और उसके ऊपर क्रोमियम की एक परत लगाई जाती है।
इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातु पर लेप लगाने पर वे समान मोटाई के और टिकाऊ प्राप्त होते हैं। इस तरह, आप किसी भी आकार के उत्पादों को कवर कर सकते हैं। एप्लाइड इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की इस शाखा को कहा जाता है ELECTROPLATING.
2. संक्षारण संरक्षण के अलावा, गैल्वेनिक कोटिंग्स उत्पादों को एक सुंदर सजावटी रूप देती हैं।
3. इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की एक अन्य शाखा, सिद्धांत रूप में इलेक्ट्रोप्लेटिंग के करीब, इलेक्ट्रोप्लेटिंग कहलाती है। यह विभिन्न वस्तुओं की सटीक प्रतियां प्राप्त करने की प्रक्रिया है। ऐसा करने के लिए, वस्तु को मोम से ढक दिया जाता है और एक मैट्रिक्स प्राप्त होता है। मैट्रिक्स पर कॉपी की गई वस्तु के सभी खांचे उभरे हुए होंगे। मोम मैट्रिक्स की सतह ग्रेफाइट की एक पतली परत से लेपित होती है, जो इसे विद्युत प्रवाहकीय बनाती है।
परिणामी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड को कॉपर सल्फेट घोल के स्नान में डुबोया जाता है। एनोड तांबा है. इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कॉपर एनोड घुल जाता है, और कॉपर ग्रेफाइट कैथोड पर जमा हो जाता है। इस प्रकार, एक सटीक तांबे की प्रति प्राप्त होती है।
इलेक्ट्रोफॉर्मिंग की मदद से, मुद्रण के लिए क्लिच, ग्रामोफोन रिकॉर्ड बनाए जाते हैं, विभिन्न वस्तुओं को धातुकृत किया जाता है। गैल्वेनोप्लास्टी की खोज रूसी वैज्ञानिक बी.एस. जैकोबी (1838) ने की थी।
रिकॉर्ड डाई बनाने में प्लास्टिक रिकॉर्ड को विद्युत प्रवाहकीय बनाने के लिए उस पर चांदी की एक पतली परत लगाना शामिल है। फिर प्लेट पर इलेक्ट्रोलाइटिक निकल कोटिंग लगाई जाती है।
इलेक्ट्रोलाइटिक बाथ में प्लेट बनाने के लिए क्या करना चाहिए - एनोड या कैथोड?
(ई टी. कैथोड के बारे में)
4. इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग कई धातुओं को प्राप्त करने के लिए किया जाता है: क्षार, क्षारीय पृथ्वी, एल्यूमीनियम, लैंथेनाइड्स, आदि।
5. कुछ धातुओं को अशुद्धियों से साफ करने के लिए, अशुद्धियों वाली धातु को एनोड से जोड़ा जाता है। इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के दौरान धातु घुल जाती है और धातु कैथोड पर अवक्षेपित हो जाती है, जबकि अशुद्धता घोल में रहती है।
6. जटिल पदार्थ (क्षार, ऑक्सीजन युक्त एसिड), हैलोजन प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
व्यावहारिक कार्य(दूसरा पाठ)
पाठ लक्ष्य.जल इलेक्ट्रोलिसिस का संचालन करें, व्यवहार में इलेक्ट्रोप्लेटिंग दिखाएं, पहले पाठ में प्राप्त ज्ञान को समेकित करें।
उपकरण।छात्र टेबल पर: एक फ्लैट बैटरी, टर्मिनलों के साथ दो तार, दो ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड, एक बीकर, टेस्ट ट्यूब, दो पैरों वाला एक तिपाई, 3% सोडियम सल्फेट समाधान, एक स्पिरिट लैंप, माचिस, एक टॉर्च।
शिक्षक की मेज पर: वही + कॉपर सल्फेट का घोल, एक पीतल की चाबी, एक तांबे की ट्यूब (तांबे का एक टुकड़ा)।
छात्र ब्रीफिंग
1. टर्मिनलों के साथ तारों को इलेक्ट्रोड से जोड़ें।
2. इलेक्ट्रोडों को एक गिलास में रखें ताकि वे स्पर्श न करें।
3. इलेक्ट्रोलाइट घोल (सोडियम सल्फेट) को बीकर में डालें।
4. टेस्ट ट्यूब में पानी डालें और उन्हें इलेक्ट्रोलाइट वाले गिलास में उल्टा करके, उन्हें एक-एक करके ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड पर रखें, टेस्ट ट्यूब के ऊपरी किनारे को तिपाई के पैर में फिक्स करें।
5. डिवाइस माउंट होने के बाद, तारों के सिरों को बैटरी से जोड़ दें।
6. गैस के बुलबुले के विकास का निरीक्षण करें: उनमें से कैथोड की तुलना में एनोड पर कम जारी होते हैं। एक टेस्ट ट्यूब में लगभग सारा पानी निकलने वाली गैस द्वारा और दूसरे में - आधा विस्थापित होने के बाद, बैटरी से तारों को डिस्कनेक्ट करें।
7. स्पिरिट लैंप जलाएं, टेस्ट ट्यूब को ध्यान से हटाएं, जहां पानी लगभग पूरी तरह से विस्थापित हो गया है, और इसे स्पिरिट लैंप के पास लाएं - गैस की एक विशिष्ट पॉप सुनाई देगी।
8. एक टॉर्च जलाएं. दूसरी परखनली निकालें, गैस की सुलगती पट्टी से जाँच करें।
छात्रों के लिए असाइनमेंट
1. डिवाइस का स्केच बनाएं.
2. पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक समीकरण लिखें और बताएं कि सोडियम सल्फेट के घोल में इलेक्ट्रोलिसिस करना क्यों आवश्यक था।
3. प्रतिक्रिया समीकरण लिखें जो इलेक्ट्रोड पर गैसों की रिहाई को दर्शाते हैं।
शिक्षक प्रदर्शन प्रयोग
(कक्षा में सर्वश्रेष्ठ छात्रों द्वारा प्रदर्शन किया जा सकता है
उपयुक्त उपकरण के साथ)
1. तार टर्मिनलों को तांबे की ट्यूब और पीतल की कुंजी से कनेक्ट करें।
2. ट्यूब और चाबी को कॉपर (II) सल्फेट घोल वाले बीकर में डालें।
3. तारों के दूसरे सिरे को बैटरी से कनेक्ट करें: बैटरी का "माइनस" कॉपर ट्यूब से, "प्लस" कुंजी से!
4. चाबी की सतह पर तांबे के निकलने का निरीक्षण करें।
5. प्रयोग करने के बाद, पहले बैटरी से टर्मिनलों को डिस्कनेक्ट करें, फिर समाधान से चाबी हटा दें।
6. घुलनशील इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोलिसिस सर्किट को अलग करें:
CuSO 4 = Cu 2+ +
एनोड (+): Сu 0 - 2 इ= Cu 2+,
कैथोड (-): Cu 2+ + 2 इ= Сu 0 .
घुलनशील एनोड के साथ इलेक्ट्रोलिसिस के लिए समग्र समीकरण नहीं लिखा जा सकता है।
इलेक्ट्रोलिसिस कॉपर (II) सल्फेट के घोल में किया गया था, क्योंकि:
ए) विद्युत धारा प्रवाहित करने के लिए एक इलेक्ट्रोलाइट समाधान की आवश्यकता होती है, टी.के. पानी एक कमजोर इलेक्ट्रोलाइट है;
बी) प्रतिक्रियाओं का कोई उप-उत्पाद जारी नहीं किया जाएगा, लेकिन कैथोड पर केवल तांबा जारी किया जाएगा।
7. अतीत को समेकित करने के लिए, कार्बन इलेक्ट्रोड के साथ जिंक क्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक योजना लिखें:
ZnCl 2 = Zn 2+ + 2Cl -,
कैथोड (-): Zn 2+ + 2 इ= Zn 0 ,
2H2O+2 इ\u003d एच 2 + 2ओएच -,
एनोड (+): 2Cl – – 2 इ=Cl2.
इस मामले में समग्र प्रतिक्रिया समीकरण नहीं लिखा जा सकता, क्योंकि यह ज्ञात नहीं है कि बिजली की कुल मात्रा का कितना हिस्सा पानी की कमी के लिए जाता है, और कौन सा हिस्सा - जिंक आयनों की कमी के लिए।
 |
प्रदर्शन प्रयोग की योजना |
गृहकार्य
1. निष्क्रिय इलेक्ट्रोड के साथ कॉपर (II) नाइट्रेट और सिल्वर नाइट्रेट के मिश्रण वाले घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए एक समीकरण लिखें।
2. सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए समीकरण लिखें।
3. तांबे के सिक्के को साफ करने के लिए, इसे बैटरी के नकारात्मक ध्रुव से जुड़े तांबे के तार पर लटका दिया जाना चाहिए, और 2.5% NaOH समाधान में उतारा जाना चाहिए, जहां बैटरी के सकारात्मक ध्रुव से जुड़े ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड को भी डुबोया जाना चाहिए . बताएं कि एक सिक्का कैसे साफ होता है? ( उत्तर. कैथोड पर हाइड्रोजन आयन कम हो रहे हैं:
2एच++2 इ= एच 2.
सिक्के की सतह पर हाइड्रोजन कॉपर ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है:
CuO + H 2 = Cu + H 2 O।
यह विधि पाउडर क्लीनिंग से बेहतर है, क्योंकि. सिक्का मिटाया नहीं गया है.)
जिस इलेक्ट्रोड में कमी होती है उसे कैथोड कहा जाता है।
जिस इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण होता है वह एनोड है।
ऑक्सीजन मुक्त एसिड के पिघले हुए लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करें: एचसीएल, एचबीआर, एचआई, एच 2 एस (हाइड्रोफ्लोरिक या हाइड्रोफ्लोरिक - एचएफ के अपवाद के साथ)।
पिघले हुए भाग में, ऐसे नमक में अम्ल अवशेषों के धातु धनायन और आयन होते हैं।
उदाहरण के लिए, NaCl = Na + + Cl -
कैथोड पर: ना + + ई = ना धात्विक सोडियम बनता है (सामान्य स्थिति में, एक धातु जो नमक का हिस्सा है)
एनोड पर: 2सीएल - - 2ē = सीएल 2 गैसीय क्लोरीन बनता है (सामान्य स्थिति में, एक हैलोजन, जो एसिड अवशेष का हिस्सा है - फ्लोरीन - या सल्फर को छोड़कर)
आइए इलेक्ट्रोलाइट समाधानों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करें।
इलेक्ट्रोड पर होने वाली प्रक्रियाएं मानक इलेक्ट्रोड क्षमता और इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता (नर्नस्ट समीकरण) के मूल्य से निर्धारित होती हैं। स्कूल पाठ्यक्रम इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता पर विचार नहीं करता है और मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के संख्यात्मक मूल्यों का उपयोग नहीं करता है। छात्रों के लिए यह जानना पर्याप्त है कि धातुओं की विद्युत रासायनिक तीव्रता की श्रृंखला (धातुओं की गतिविधि श्रृंखला) में, मी + एन / मी जोड़ी की मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य:
- बाएँ से दाएँ बढ़ता है
- हाइड्रोजन तक की पंक्ति में धातुओं का इस मात्रा का मान ऋणात्मक होता है
- हाइड्रोजन, जब प्रतिक्रिया से कम हो जाती है 2H + + 2ē = H 2, (अर्थात् अम्लों से) का मान शून्य मानक इलेक्ट्रोड विभव है
- हाइड्रोजन के बाद की पंक्ति में धातुओं की इस मात्रा का मान धनात्मक होता है
! प्रतिक्रिया के अनुसार कमी के दौरान हाइड्रोजन:
2H 2 O + 2ē = 2OH - + एच 2 , (अर्थात् तटस्थ वातावरण में पानी से) मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का ऋणात्मक मान -0.41 है
एनोड सामग्री घुलनशील (लोहा, क्रोमियम, जस्ता, तांबा, चांदी और अन्य धातु) और अघुलनशील - निष्क्रिय - (कोयला, ग्रेफाइट, सोना, प्लैटिनम) हो सकती है, इसलिए समाधान में एनोड के घुलने पर बनने वाले आयन शामिल होंगे:
मैं - nē = मैं + n
परिणामी धातु आयन इलेक्ट्रोलाइट समाधान में मौजूद होंगे और उनकी इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि को भी ध्यान में रखना होगा।
इसके आधार पर, कैथोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के लिए, निम्नलिखित नियमों को परिभाषित किया जा सकता है:
1. इलेक्ट्रोलाइट धनायन एल्यूमीनियम तक धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थित है, पानी में कमी की प्रक्रिया चल रही है:
2H 2 O + 2ē = 2OH -+H2
कैथोड स्थान में धातु धनायन विलयन में रहते हैं
2. इलेक्ट्रोलाइट धनायन एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन के बीच स्थित होता है, इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता के आधार पर या तो पानी में कमी की प्रक्रिया होती है या धातु आयनों में कमी की प्रक्रिया होती है। चूँकि कार्य में एकाग्रता निर्दिष्ट नहीं है, दोनों संभावित प्रक्रियाएँ दर्ज की जाती हैं:
2H 2 O + 2ē = 2OH -+H2
मी + एन + एनई = मी
3. इलेक्ट्रोलाइट धनायन - ये हाइड्रोजन आयन हैं, अर्थात। इलेक्ट्रोलाइट अम्ल है. हाइड्रोजन आयन बहाल होते हैं:
2H + + 2ē = H 2
4. इलेक्ट्रोलाइट धनायन हाइड्रोजन के बाद स्थित होता है, धातु धनायन कम हो जाते हैं।
मी + एन + एनई = मी
एनोड पर प्रक्रिया एनोड की सामग्री और आयन की प्रकृति पर निर्भर करती है।
1. यदि एनोड घुल जाता है (उदाहरण के लिए, लोहा, जस्ता, तांबा, चांदी), तो एनोड धातु ऑक्सीकृत हो जाती है।
मैं - nē = मैं + n
2. यदि एनोड निष्क्रिय है, अर्थात। अघुलनशील (ग्रेफाइट, सोना, प्लैटिनम):
ए) एनोक्सिक एसिड (फ्लोराइड्स को छोड़कर) के लवण के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, आयन ऑक्सीकरण होता है;
2सीएल - - 2ē = सीएल 2
2ब्र - - 2ē = ब्र 2
2आई - - 2ē = मैं 2
एस 2 - - 2ē = एस
बी) क्षार समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, हाइड्रॉक्सो समूह ओएच के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया - :
4ओएच - - 4ē = 2H 2 O + O 2
ग) ऑक्सीजन युक्त एसिड के लवण के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान: HNO 3, H 2 SO 4, H 2 CO 3, H 3 PO 4, और फ्लोराइड, पानी का ऑक्सीकरण होता है।
2H 2 O - 4ē = 4H + + O 2
डी) एसीटेट (एसिटिक या एथेनोइक एसिड के लवण) के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एसीटेट आयन ईथेन और कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) - कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है।
2SN 3 SOO - - 2ē = सी 2 एच 6 + 2सीओ 2
कार्य उदाहरण.
1. नमक सूत्र और उसके जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एक अक्रिय एनोड पर बनने वाले उत्पाद के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।
नमक फार्मूला
ए) NiSO 4
बी) NaClO 4
बी) LiCl
डी) आरबीबीआर
एनोड पर उत्पाद
1) एस 2) एसओ 2 3) सीएल 2 4) ओ 2 5) एच 2 6) बीआर 2
समाधान:
चूँकि कार्य एक अक्रिय एनोड को निर्दिष्ट करता है, हम केवल उन परिवर्तनों पर विचार करते हैं जो लवण के पृथक्करण के दौरान बने अम्लीय अवशेषों के साथ होते हैं:
एसओ 4 2 - ऑक्सीजन युक्त अम्ल का अम्ल अवशेष। पानी का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन निकलती है। उत्तर - 4
सीएलओ4 - ऑक्सीजन युक्त अम्ल का अम्ल अवशेष। पानी का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन निकलती है। उत्तर - 4।
क्लोरीन - ऑक्सीजन मुक्त एसिड का एसिड अवशेष। अम्ल अवशेषों के ऑक्सीकरण की एक प्रक्रिया स्वयं होती है। क्लोरीन निकलता है. उत्तर 3.
बीआर - ऑक्सीजन मुक्त एसिड का एसिड अवशेष। अम्ल अवशेषों के ऑक्सीकरण की एक प्रक्रिया स्वयं होती है। ब्रोमीन निकलता है. उत्तर 6.
सामान्य प्रतिक्रिया: 4436
2. नमक सूत्र और उसके जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड पर बनने वाले उत्पाद के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।
नमक फार्मूला
ए) अल (संख्या 3) 3
बी) एचजी (एनओ 3) 2
बी) Cu (NO 3) 2
डी) नैनो 3
एनोड पर उत्पाद
1) हाइड्रोजन 2) एल्युमिनियम 3) पारा 4) तांबा 5) ऑक्सीजन 6) सोडियम
समाधान:
चूँकि कार्य कैथोड को निर्दिष्ट करता है, हम केवल उन परिवर्तनों पर विचार करते हैं जो लवण के पृथक्करण के दौरान बने धातु धनायनों के साथ होते हैं:
अल 3+ धातु वोल्टेज की इलेक्ट्रोकेमिकल श्रृंखला में एल्यूमीनियम की स्थिति के अनुसार (श्रृंखला की शुरुआत से एल्यूमीनियम सहित), पानी में कमी की प्रक्रिया आगे बढ़ेगी। हाइड्रोजन निकलती है. उत्तर 1।
Hg2+ पारे की स्थिति के अनुसार (हाइड्रोजन के बाद) पारे आयनों के अपचयन की प्रक्रिया होगी। बुध का योग बनता है. उत्तर 3.
Cu2+ कॉपर की स्थिति के अनुसार (हाइड्रोजन के बाद) कॉपर आयनों की कमी की प्रक्रिया आगे बढ़ेगी। उत्तर - 4।
ना+ सोडियम की स्थिति के अनुसार (पंक्ति की शुरुआत से लेकर एल्युमीनियम सहित), पानी कम करने की प्रक्रिया होगी। उत्तर 1।
सामान्य उत्तर: 1341
