36.Электролиз. Основные понятия. Электролиз расплава хлорида натрия. Ответ:

Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный[1]. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.

Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения алюминия, водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений[источник не указан 969 дней], диоксида марганца[2], пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование).

Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).

Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, происходящий на электродах при пропускании электрического тока через расплав или раствор электролита.

Электролиз расплава хлорида натрия:

NaCl Na+ + Cl–;

катод (–) (Na+): Na+ + е = Na0,

анод (–) (Cl–): Cl– – е = Cl0, 2Cl0 = Cl2;

2NaCl = 2Na + Cl2.

Электролиз раствора хлорида натрия:

NaCl Na+ + Cl–,

H2O Н+ + ОН–;

катод (–) (Na+; Н+): H+ + е = H0, 2H0 = H2

(2H2O + 2е = H2 + 2OH–),

анод (+) (Cl–; OН–): Cl– – е = Cl0, 2Cl0 = Cl2;

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2.

37. Последовательность электрохимических процессов на катоде (на примере).

Ответ:

Электрохимические процессы

При зарядке аккумулятора (восстановление на электроде активных веществ) на аноде происходит окисление серебра до одновалентного иона:

2Ag + 2OH- =Ag2O + H2O + 2e-

с последующим окислением до иона двухвалентного серебра:

Ag + 2OH- = 2AgO + H2O + 2e-

На катоде происходит процесс восстановления:

+2Zn(OH)2 + 4e- = 2Zn + 4OH-

После того, как потенциал серебряного электрода достигнет величины потенциала выделения кислорода, главной реакцией становится реакция образования кислорода:

4OH-  2H2O + O2 + 4e-

Напряжение аккумулятора при этом снова возрастает и за время менее одного часа достигает величины 2,1 В. Продолжение заряда аккумулятора не только бесполезно, но и вредно, т.к. во первых аккумулятор уже не воспринимает емкости, а во вторых выделяющийся на серебряных электродах кислород окисляет целлофановую сепарацию и тем самым уменьшает её прочность. Кроме того, в результате наступающего электролиза цинкатного электролита на цинковых электродах начнется выделение цинка в виде дендритов, которые могут легко прокалывать сеперацию. Поэтому систематический перезаряд серебряно-цинкового аккумулятора резко снижает срок его службы.

При отборе электрического тока, т.е. при работе аккумулятора в режиме разряда, протекают следующие электрохимические процессы:

На аноде внутренней цепи происходит реакция окисления металлического цинка:

2Zn + 4OH- = ZnO + HOH + Zn(OH)2 + 4e-

На катоде внутренней цепи протекает реакция:

2AgO + 2e- + HOH = Ag2O + 2OH-

т.е. происходит реакция восстановления иона двухвалентного серебра до одновалентного иона и далее до чистого серебра по схеме:

Ag2O + 2e- + HOH = 2Ag + 2OH-

Суммарное уравнение записывается в виде:

2AgO + HOH + 2Zn = 2Ag + ZnO + Zn(OH)2

При заряде эта реакция идет в прямом направлении, а при разряде — в обратном.

38.Последовательность электрохимических процессов на аноде (на примере). Ответ:

См. вопрос 37

39.Химические источники тока. Кислотный аккумулятор. Марганцево­цинковый гальванический элемент.

Ответ:

Хими́ческий исто́чник то́ка (аббр. ХИТ) — источник ЭДС, в котором энергия протекающих в нём химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.

Принцип действия

Основу химических источников тока составляют два электрода (анод, содержащий окислитель, и катод, содержащий восстановитель), контактирующих с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно-разделённых процессов: на катоде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят, создавая разрядный ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.

В современных химических источниках тока используются:

в качестве восстановителя (на катоде) — свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;

в качестве окислителя (на аноде) — оксид свинца(IV) PbO2, гидроксооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV) MnO2 и другие;

в качестве электролита — растворы щелочей, кислот[1] или солей.