31)Электролиз. Процессы, протекающие на аноде и катоде. Закон Фарадея.

Ответ: Электролиз: Окислительно-восстановительные реакции протекающие на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита называется – электролизом. Отличие от гальванического элемента: а)в гальваническом элементе анод (-) т.е. (-)А; а в электролизе: +(А), катод (+), т.е. в электролизе (-К). Хотя полюсность меняется, но процессы протекают одни и те же. На: (+) Анод – окислитель; (-) Катод – восстановитель. - включим источник постоянного тока, его можно рассмотреть на “насосе” который “выкачивает” электролит с (+) Анода и “перекачивает” их на (-) катод. В результате это вызовет недостаток электролита но (+) анода и их избыток, но (-) катода. Что вызовет направленное движение ионов в электролите:

Процессы протекающие на аноде и катоде: (-) катод: а)восстановление катиона элект. до нейтральных атомов и молекул: б)восстановление молекул воды: (+) Анод (окисляется): а)окисление (раствор.) анода: Cu^O-2e=Cu²⁺ (Ni, Fe, Zn…). Такой анод называется – растворимым. Если же анод является только провод. электр., а сам свою элект. не отд. источник тока, она называется нерастворимым (Pt, Au, графит). Б)окисление анионов электролита: 2Cl+2e=Cl₂; 4OH-4e=O₂+2H₂O. в)окисление молекулы воды: 2H₂O-4e=O₂+4H⁺.

Закон Фарадея: 1 закон: Масса вещества выделенная, на электролите при электролизе прямо пропорциональна количеству электричества прошедшего через электролит и не зависит от других факторов. m=Кэ*Q. Q=I*t [A*c]. 1А*с=1 Кл. m=Кэ*I*t, где: Кэ – это количество электрохимического эквивалента, он равен массе вещества выделяющегося при прохождения 1 Кл электричества . 2 Закон: Одинаковое количества электричества выделенного на электролите при электролизе эквивалента массе различных веществ. то есть для выделенного одной эквивалентной массе любого вещества требуется одно и тоже количества электричества. 96500 Кл (число Фарадея, F). (F=N*e=6,02*10²³*1,6*10^-19=96500 Кл). ,: где: m – масса выделенного вещества на электролите [г], m_э – эквивалентная масса выделенного вещества [г/моль], I – сила тока [А], t – время [с]. Для газов: , где: V₀ – объём выделенного газа (в нормальных условиях), Vэ – эквивалентный объём газа, Vэ/H₂, Cl₂=11,2 л; O₂=5,6 л. Задача: Сколько меди выделится при электролизе: CuSO₄, I=4А, t=1 час. Решение: из (5) Показателем эффективности электричества является выход потока (КПД): , где: - фактически выделенная масса, - теоретически возможное.

32)Электролиз растворов с нерастворимыми электродами. Электролиз расплавов.

Ответ: Электролиз растворов с нерастворимыми электродами: Особенностью электролиза раствора является то, что в растворе кроме ионов электролита имеются ещё и молекулы воды, которые также участвуют в процессе проникновения в электролит. Все металлы в ряду напряжений условно делятся на 3 группы: 1)активные металлы (Li-Al(вкл)); 2)металлы средней активности (Al до H₂); 3)малоактивные металлы (от H₂ до Au).Правило электролиза: 1)Активные металлы (Li-Al) на катоде (-) не восстанавливаются, вместо них восстанавливается вода; 2)Металлы средней активности (от Al до H₂) на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды, то есть параллельно протекает оба процесса. 3)малоактивные металлы восстанавливаются в первую очередь: (-K): Cu²⁺+2e=Cu^O. (+)Анод. 4)Анионы без кислородной кислоты (Cl^-, I^-, СN^-, S^-2 кроме F^-) окисляются в первую очередь, m приобретает ими электроны удерживающиеся ими слабее чем в молекулах воды. 5)Анионы кислорода содержащиеся в кислотаъ (SO₄^2-; NO₃^-; PO₄^3-…) на аноде не окисляются, вместо их окисляется вода т.к. ими электроны удерживаются прочнее чем молекулами воды. 6)в щелочном растворе окисляется гидрооксид иона: Примеры:

Электролиз расплавов: Электрический ток наибольший окислитель-восстановитель, активных металлов (Li-Al-) которые электрол. раствор. получить не возможно, получают электролизом расплавов их соединений (пироэлектрометаллургический способ получения металлов). С другой стороны, свободный фтор окислить который химическим путём невозможно, т.к. он самый сильный окислитель в природе. Можно получить электролитический расплавы соединения содержащие фтор. Пример №1: 1. Получить Na и F электрически расплавив NaF. А)расплавляем б)электр. также получаем Na и Cl электролитически расплавляя NaCl. Пример №2: Получить Al из Al₂O₃ (Тплавления=2500 ^OC). Состав: