Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролитов.
В растворах и расплавах различных электролитов имеются разноименно заряженные ионы (катионы и анионы), которые находятся в хаотическом движении. Если в такой расплав или раствор опустить электроды, один из которых присоединен к отрицательному полюсу постоянного источника тока, а другой – к положительному, то к отрицательному полюсу будут двигаться катионы, а к положительному электроду – анионы. Отрицательный электрод называется катодом, а положительный – анодом.
Сущность электролиза состоит в том, что на катоде происходит процесс восстановления, а на аноде – окисления. Электроны от окислителя к восстановителю передаются электрическим током. Электрический ток из всех известных окислителей и восстановителей является самым сильным окислителем и самым сильным восстановителем.
Следует учитывать, что положительный электрод (анод) может быть либо нерастворимым или инертным (Pt, Au, графит или уголь) – служить лишь передатчиком электронов, либо – растворимым (активным), тогда он при электролизе окисляется.
В случае электролиза растворов электролитов в реакциях окисления-восстановления принимает участие вода.
Электролиз растворов электролитов.
1. Катодный процесс.
а) катионы активных металлов, стоящих в ряду напряжений до А1 включительно, сами не восстанавливаются, вместо них восстанавливается вода:
б) катионы менее активных металлов восстанавливаются сами:
2. Анодный процесс.
Анод инертный.
а) анионы бескислородных кислот (
и т.д.) окисляются сами:
б) анионы кислородсодержащих кислот (
и т.д.) сами не окисляются, вместо
них окисляется вода:
в) анион гидроксила ОН¯ окисляется сам:
Анод растворимый (активный)
В случае применения растворимых анодов, главным образом, происходит окисление металла анода: например, в случае медного анода:
На самом деле процессы, происходящие при электролизе растворов электролитов, сложнее, например, ряд ионов металлов разряжается одновременно с молекулами воды, однако для наших целей можно воспользоваться приведенной выше схемой.
Экспериментальная часть.
Ход работы:
Выполняя опыты, разобрать каждый процесс электролиза:
– составить уравнение электролитической диссоциации в растворе;
– выявить окислитель и восстановитель и составить электронные уравнения электродных процессов;
– составить молекулярные уравнения электролиза;
– описать видимые признаки процесса и объяснить их.
Опыт 1. Электролиз раствора иодида калия с инертным анодом.
В U - образную трубку налить раствор KI, к которому добавить 1-2 капли раствора фенолфталеина. Вставить в оба «колена» трубки угольные электроды. Подключить электрический ток и пропускать его в течение 3-5 минут.
Опыт 2. Электролиз сульфата натрия с инертным анодом.
В U - образную трубку налить раствор Na2SO4 и добавить 3-4 капли раствора лакмуса. Погрузить в оба «колена» трубки угольные электроды. Подключить электрический ток и пропускать его в течение 3-5 минут.
Опыт 3. Электролиз раствора сульфата меди с инертным анодом.
В U - образную трубку налить раствор CuSO4. Погрузить в оба «колена» трубки угольные электроды. Подключить электрический ток и пропускать его в течение 3-5 минут.
Опыт 4. Электролиз раствора серной кислоты с активным анодом.
В U - образную трубку налить раствор H2SO4 . В качестве анода использовать медный стержень, в качестве катода - угольный. Погрузить в оба "колена" электроды и подключить электрический ток. При пропускании тока наблюдать на катоде в начале процесса образование пузырьков газа, а по мере окрашивания раствора - выделение меди.
Лабораторная работа №9
Коррозия металлов
Цель:
Ознакомиться с процессом электрохимической коррозии металлов.
Введение.
Коррозией называется самопроизвольно протекающий процесс разрушения металла под воздействием внешней среды.
Различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия происходит при взаимодействии с сухими газами и жидкостями, не проводящими электрический ток.
Электрохимическая коррозия-разрушение металла при соприкосновении с электролитами с возникновением в системе электрического тока. Этот вид коррозии наиболее распространен. Важнейшими окислителями, вызывающими электрохимическую коррозию, являются растворенный кислород и ионы водорода, присутствующие в электролите.
Причиной возникновения микроэлементов на поверхности металла может быть не только наличие примесей других металлов, но и содержание в нем различных составляющих, имеющих величины потенциалов, отличные от потенциала основного металла, различие электродных потенциалов на участках металла, покрытых и не покрытых пленкой оксида, и т.д.
Рассмотрим электрохимическую коррозию на примере железа, содержащего примеси меди. Железо в данной гальванической паре - более активный металл, оно будет анодом, а менее активная медь - катодом:
1. Коррозия в кислой среде, т.е. в присутствии ионов Н+
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.