Что такое анод и катод – простое объяснение

Характеристика химических процессов, протекающих при электролизе солей и коррозии металлов

Электрохимические процессы: коррозия металлов, электролиз, получение кислорода на подлодках (кислородные свечи)

Задание 1.


1) Какой объем водорода выделится при электролизе водного раствора К2SO4 при прохождении тока 10А в течении 40 минут? Выход по току 85%
2) Привести схемы электродных реакций и суммарные уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора: а) Cu(NO3)2 с медным анодом, б) AgNO3 с инертным анодом
3) Записать схему коррозионного гальванического элемента и уравнения электродных реакций, если луженое (покрытое оловом) железо находится в кислой среде Н2SO4 при частичном нарушении целостности покрытия.
4) Для дыхания в замкнутых помещениях (подводные лодки, космические аппараты и др.) используют твердые источники кислорода, действие которых основано на самораспространяющейся экзотермической реакции между хлоратом или перхлоратом и горючим. Рассчитайте, какую массу кислородной свечи состава (масс.) 90% NaClO3, 3% Na2O, 3% Na2O2 и 4% слюды надо сжечь для повышения концентрации кислорода в каюте с 15 до 21 % (об.), имеющей площадь 12 м2 и высоту 2 м. Примите условно выход кислорода за 100 %. Запишите уравнения реакций.
Решение:

1. Расчет объёма водорода при электролизе водного раствора сульфата калия

р-р K2SO4; t = 40 мин = 2400 с;  I = 10 A; F = 96 500 Кл/моль

m (H2) – ?

Диссоциация молекулы К2SO4:  

К2SO4 = 2К+ + SO42-

На электродах протекают следующие реакции: 

Катод: 2|2Н+ + 2= Н2↑
Анод: 1|2H2O – 4= O2↑+ 4H+

Полное уравнение:

4Н+   + 2Н2О = 2Н2^   + О2↑ + 4Н+

После сокращения ионов водорода в левой и правой частях уравнения, получим:

2Н2О = 2Н2^   + О2↑

Так как на катоде выделяется водород: 

2|2Н+ + 2= Н2↑; 

Тогда 

n = 2

m(Н2) = [M(Н2) . I . t]/(n . F) = (2 г/моль . 10 А . 2400 с)/(2 . 96500 A . c/моль) = 48000/193000 = 0,25 г.

Ответ: m(H2) = 0,25 г.
 

2. Схемы электродных реакций и суммарные уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора: а) Cu(NO3)2 с медным анодом, б) AgNO3 с серебряным анодом

а) электролиз Cu(NO3)2 с медным электродом

Уравнение диссоциации:

CaSO4 ⇔ Ca2+ + SO42-

Стандартный электродный потенциал системы: Cu2+ + 2⇔ Cu (+0,34В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:

Cu2+ + 2⇔ Cu0

На аноде будет происходить электрохимическое окисление меди – материала анода, поскольку, отвечающий системе:
Cu2+ – 2  ⇔ Cu  (+0,34В) значительно ниже 2SO42- + 2  ⇔  S2O82-  (+2,01В). Ионы  SO42-, движущиеся к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве.

Таким образом, на аноде будет происходить растворение меди – материал анода:
(Сu0 – 2⇔ Cu2+), а на катоде – выделение газообразного водорода.

Обратите внимание

В анодном пространстае будет накапливаться сульфат меди, а в катодном пространстве ионы меди, соединяясь с гидроксид-ионами, образуют малорастворимое соединение Cu(OH)ё.

Электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного анода:

Катод: Cu2+ + 2⇔ Cu0
Анод: Сu0 – 2⇔ Cu2+

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2Cu0 + Cu2+ = Cu2+ + Cu0
анод      катод

Электролиз сводится к переносу меди с анода на катод.

Таким образом, при электролизе CuSO4 с медным анодом на катоде будет наблюдаться выделение меди, на аноде будет происходить растворение материала анода (медь) и будут накапливаться ионы меди и сульфат-ионы.

б) AgNO3 с инертными электродами

Нитрат серебра диссоциирует согласно уравнению:

AgNO3 = Ag+  + NO3–.

Стандартный электродный потенциал системы Ag+ + 1  ⇔ Ag0 (+0,80В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:

Ag+  + 1= Ag0

На инертных электродах будут протекать следующие процессы:

Kатод(–): Ag+  + 1= Ag0;
Анод(+): 2H2O – 4= O2↑ +4H+.  

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

4Ag+ + 2H2O = 4Ag + 4H+  + O2↑.

Молекулярное уравнение:

4AgNO3 + 2H2O = 4Ag + 4HNO3 + O2↑.

Итак, в ходе электролиза раствора нитрата серебра на инертных электродах будут выделяться серебро (на катоде) и кислород (на аноде). 
 

3. Запись схемы коррозионного гальванического элемента и уравнения электродных реакций, если луженое (покрытое оловом) железо находится в кислой среде Н2SO4 при частичном нарушении целостности покрытия

Олово имеет менее отрицательный стандартный электродный потенциал (-0,14 В), чем железо (-0,44 В), поэтому оно является катодом, железо – анодом.

При контакте олова и железа в кислой среде при частичном нарушении целостности покрытия электрохимическая коррозия протекает с водородной деполяризацией, т.е. на катоде выделяется водород: 2H+ + 2= H2↑.

В этом случае железо, как более активный метал, чем олово будет анодом на которм потекает процесс: Fe – 2= Fe2+. 
Таким образом, при повреждении целостности покрытия луженного железа в кислой среде будет протекать процесс:

А (анод) (-): Fe – 2  =  Fe2+ – окисление;
К (катод) (+):2H+ + 2= H2↑ — восстановление.

Ионно-молекулярная форма процесса:

Важно

Fe0 + 2H+ = Fe2+ + Н20↑

Таким образом, при контакте луженного железа с серной кислотой в месте его повреждения будет наблюдаться выделение пузырьков газообразного водорода в области катода (2H+ + 2  =  H2↑), а в области анода – ионы железа (Fe – 2= Fe2+) и сульфат-ионы (SO42-), которые образуются при диссоциации серной кислоты (H2SO4 = 2H+ + SO42-).

4. Расчет массы кислородной свечи, необходимый для повышения концентрации кислорода в каюте подводной лодки с 15 до 21%

М(NaClO3) = 106,44 г/моль;
М(Na2O2) = 77,98 г/моль.
Объём помещения равен 24м3 (12 м2 . 2 м = 24 м3).

Определим объем кислорода, требуемый для повышения концентрации его в каюте с 15 до 21%, получим:

Vнач.(О2) = 24 . 0,15 = 3,6 м3 = 3600 л;
Vконеч.(О2) = 24 .0,21 = 5,04 м3 = 5040 л;
Vтреб.(О2) = 5040 – 3600 = 1,44 м3 = 1440 л.   

Для получения кислорода в автономных условиях можно использовать пероксидные соединения щелочных металлов (Na2O и Na2O2), а также хлорат натрия NaClO3. При пропускании через них обогащённого углекислым газом воздуха, происходит поглощение углекислого газа и выделение кислорода.

Уравнения химических реакций имеют вид:

2NaClO3 = 2NaCl + 3O2;
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2;
Na2O + СО2 = Na2CO3.

Из уравнений реакций вытекает, что на выделение 3 моль кислорода затрачивается 2 моль хлората натрия, а 2 моль пероксида натрия 1 моль кислорода. Оксид натрия в образовании кислорода не участвует, потому что он поглощает углекислый газ. Таким образом, 1,5n(NaClO3) = n(O2); 0,5n(Na2O2) = n2(O2).

В 100 г свечи содержится 90 г NaClO3, 3 г Na2O2. Отсюда рассчитаем количество NaClO3 и Na2O2 в 100 г кислородной свечи, получим:

n(NaClO3) = m(NaClO3)/M(NaClO3) = 90/106,44 = 0,8455 моль;
n(Na2O2) = m(Na2O2)/M(Na2O2) = 3/77,98 = 0,0385 моль.

Совет

Рассчитаем объем кислорода, который выделяется при сжигании 100 г кислородной свечи.

Общее количество кислорода, выделяемого 100 г кислородной свечой рассчитаем:

nобщ.(O2) = 1,5n(NaClO3) + 0,5n(Na2O2) = (1,5 . 0,8455) + (0,5 . 0,0385) = 1,26825 + 0,01925 = 1,2875 моль.

Тогда

V(O2) = nобщ.(O2) . Vm = 1,2875 . 22,4 = 28,84 л. 

Таким образом, при сжигании 100 г кислородной свечи образуется 28,84 л кислорода. 

Необходимую массу кислородной свечи рассчитаем из пропорции:

28,84 л кислорода : 100 г свечи = 1440 л кислорода : х г свечи

Отсюда

х = (1440 . 100)/28,84 = 4993 г = 4,993 кг = 5 кг.

Ответ: требуется примерно 5 кг кислородной свечи для обеспечения помещения на подводной лодке необходимым кислородом.

Источник: http://buzani.ru/zadachi/obshchaya-khimiya/1635-protsessy-elektroliza-solej-i-korrozii-zheleza-zadanie-1

Схемотехника: Знаем ли мы, что такое АНОД? и что такое КАТОД?

Данная статья родилась как разбор статьи: «Б.Г.Хасапова — Знаем ли мы, что такое АНОД?»
«Автор статьи больше всего боится, что неискушённый читатель далее заголовка читать не станет.

Многие считают, что определение терминов анод и катод известно каждому грамотному человеку… Но не так много можно найти вещей страшнее полузнания. (примечание: это и называется „ложью“ — поверхностные и искажённые знания) Ошибкам в применении терминов АНОД и КАТОД нет числа…

»
«Катод – отрицательный электрод, анод – положительный»? Нет, ложь!

«ГОСТ 15596-82. ИСТОЧНИКИ ТОКА ХИМИЧЕСКИЕ.

Термины и определения» на странице 3 даёт точное определение: «Отрицательный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является анодом» [через него в источник электрический ток входит из внешней цепи].

То же самое, «Положительный электрод химического источника тока это электрод, который при разряде источника является катодом» [через него из источника электрический ток выходит во внешнюю цепь].

Сами термины ввёл М.Фарадей (в январе 1834г.

, «во избежание неясности и неопределенности, а также ради большей точности»): «Поверхности, у которых электрический ток входит в вещество и из него выходит, являются весьма важными местами действия и их необходимо отличать от полюсов… Если бы электрический ток шел вдоль экватора по направлению кажущегося движения солнца: назвать ту поверхность, которая направлена на восток – анодом, а ту, которая направлена на запад – катодом.» Примерное толкование: «анод – ВОСХОД, путь солнца вверх — ток входит», «катод – ЗАХОД, путь солнца вниз — ток выходит»… С направлением тока эти термины связаны весьма опосредованно, поэтому запоминать лучше ГОСТовское определение или следующие:

В радиолампе/диоде (потребителе электроэнергии) в ПРЯМОМ ВКЛЮЧЕНИИ («в открытом состоянии»): в Анод — [из внешней цепи, в элемент] входит электрический ток. (Не путать с направлением электронов!) Катод — соответственно, электрод из которого выходит электрический ток [во внешнюю цепь, из элемента].

Однако, замечание: При ОБРАТНОМ ВКЛЮЧЕНИИ (когда «вентиль закрывается») — полупроводниковые диоды практически не проводят электрический ток («обратный пробой» не считаем), а электровакуумные диоды (радиолампы, кенотроны) вообще не проводят обратный ток. В виду этого, условно принято считать, что обратный ток через диоды не идёт. (Но в этом случае, у выводов диода [формально] отсутствуют функции «катод» и «анод»!)

Поэтому для ясности решили: у диодных элементов (в отличие от аккумуляторов) названия выводов «катод» и «анод» — не меняются от схемы включения, и жёстко привязаны к физическим выводам (электродам) прибора, в зависимости от внутреннего строения прибора (в полупроводниковых диодах — в привязке к типам проводимости кристаллов; в электронных лампах — в привязке к электроду эмитирующему электроны, где находится нить накала).
Впрочем, через полупроводниковые приборы (разновидности диода) «стабилитрон» и «супрессор» — обратный ток даже течёт «немножко», но это уже другая история, не меняющая существующего порядка наименований и определений…

Электрический аккумулятор является классическим примером возобновляемого химического источника электрического тока. Он может быть в двух режимах – зарядки и разрядки. Направление электрического тока в этих разных случаях будет в самом аккумуляторе прямо противоположным, хотя полярность электродов не меняется. В зависимости от этого назначение электродов будет разным:

  • При зарядке — положительный электрод будет принимать электрический ток (Анод), а отрицательный отпускать (Катод).
  • При разрядке – наоборот, положительный электрод будет отпускать электрический ток (Катод), а отрицательный принимать (Анод).
  • При отсутствии движения электрического тока — разговоры об аноде и катоде бессмысленны.

Далее, рассмотрим другую отрасль:

В электрохимии пользуются другими определениями, более понятными читателю и специалисту: “анод – это электрод, где протекают окислительные процессы“, а “катод – это электрод, где протекают восстановительные процессы“.

Но в этой терминологии нет места электронным приборам и схемотехнике — поэтому трудно сказать, как тут течёт ток?

Определение:

В химических окислительно-восстановительных реакциях:

  • Процесс отдачи электронов частицей — называется «окислением» (при этом: нейтральная частица превращается в положительный ион [металлы], а отрицательный ион — нейтрализуется).
  • Процесс принятия электронов частицей — называется «восстановлением» (при этом: положительный ион нейтрализуется [металлы], а нейтральная частица превращается в отрицательный ион).
  • Частицы, отдающие электроны, называются «восстановители», они окисляются. Частицы, принимающие электроны, называются «окислителями», они восстанавливаются.
  • В химических окислительно-восстановительных реакциях «окисление» и «восстановление» взаимосвязаны (общее число электронов отдаваемых всеми восстановителями равно общему числу электронов, присоединяемых всеми окислителями).

(Здесь: Частица = атом, молекула или ион. Ион = не нейтральная частица.)

Определение:

Заряд иона кратен заряду электрона. Понятия и термины «ион», «катион», «аонион» — также ввёл М.Фарадей (в 1834 году):

  • Катионы — положительно заряженные ионы, движущиеся в растворе электролита к отрицательному полюсу (катоду).
  • Анионы — отрицательно заряженные ионы, движущиеся в растворе электролита к положительному полюсу (аноду).

Определение:

Электрохимические процессы — это окислительно-восстановительные реакции, которые сопровождаются возникновением электрического тока или вызываются электрическим током. Выделяют две группы электрохимических процессов:

  1. процессы превращения электрической энергии в химическую (электролиз);
  2. процессы превращения химической энергии в электрическую (гальванические элементы).
Читайте также:  Можно ли подключить дифавтомат снизу?

В электрохимических процессах окислительная и восстановительная полуреакции пространственно разделены, а электроны переходят от «восстановителя» к «окислителю» не непосредственно, а по проводнику внешней цепи, создавая электрический ток (здесь наблюдается взаимное превращение химической и электрической форм энергии).

Простейшая электрохимическая система состоит из двух электродов – проводников первого рода с электронной проводимостью, находящихся в контакте с жидким (раствор, расплав) или твердым электролитом — ионным проводником второго рода. Электроды замыкаются металлическим проводником, образующим внешнюю цепь электрохимической системы… Данное определение ЗАВИСИТ от причины, инициирующей электрический ток:

* В гальванических элементах — разность потенциалов между электродами (по определению ГОСТ 15596-82: '+' на Катоде, '-' на Аноде) возникает ВНУТРИ самого элемента, из-за химических процессов между электролитом и электродами (элемент является ГЕНЕРАТОРОМ) — источник энергии во внешней цепи не требуется, электрический ток и так потечёт во внешнюю цепь из элемента (через его катод).

* А при электролизе/легировании/зарядке аккумулятора, когда происходящие в электролите химические реакции требуют поглощения внешней энергии (элемент является ПОТРЕБИТЕЛЕМ) — требуется внешний источник электрического тока, включённый в разрыв проводника внешней цепи — он будет ИЗВНЕ создавать разность потенциалов между электродами, и ИЗВНЕ вкачивать ток в элемент (через его анод). С этой точки зрения, как для всех потребителей энергии в электрической цепи, как и для обычного диода: электрод, в который входит ток, называется анод — на нём ИЗВНЕ поддерживается больший потенциал '+'. А на Катоде, соответственно, ИЗВНЕ поддерживается меньший потенциал '-'.

Хотя тут есть маленькая путаница, требуется важное замечание: по определению электрохимии, и в этом случае, на аноде всё равно будут протекать «окислительные процессы», а на катоде – «восстановительные процессы». Тип химических реакций на Аноде и Катоде остался прежний, хотя анод и катод сменили знаки! Как так?
На самом деле, не Анод и Катод сменили знаки, а это физические электроды, сохранив знаки полярности, сменили роль и название: тот электрод, что в гальваническом источнике испускал ток и назывался Катодом -> теперь называется Анод; а вместо Анода -> Катод. Это потому что теперь электрический ток толкается ИЗВНЕ, причём в обратную сторону — направление тока изменилось, соответственно, и физические электроды сменили название. Например: '-' электрод, который в гальваническом элементе (при разряде) «окислялся» — в режиме потребителя тока (при заряде) «восстанавливается» — на этом принципе работает зарядка аккумулятора.
Пример: Опущенная в электролит для никелирования («восстановления») или для электрохимического полирования («окисления») — деталь может быть и катодом и анодом — в зависимости от того наносится на нее другой слой [положительных ионов] металла или снимается. Требуется внешний источник питания…

Пояснение: при никелировании, на детали-электроде необходимо поддерживать отрицательный заряд, чтобы из раствора электролита на неё притягивались и осаждались («восстанавливались») положительные ионы металла — ток из такого электрода должен выходить во внешнюю цепь (а электроны, соответственно, поступать из внешней цепи) — это катод.

Статью «Б.Г.Хасапова — История одного парадокса электротехники»
В каком направлении течёт электрический ток? Почему электроны текут в другом направлении? Кому этот парадокс мешает больше всех, и не поменять ли принятые представления?

Источник: http://we.easyelectronics.ru/Theory/shemotehnika-znaem-li-my-chto-takoe-anod-i-chto-takoe-katod.html

Что такое электролиз? Анод и катод. Физико-химический процесс

Долгое время людям не удавалось получать многие чистые вещества в свободном виде. Такие, например, как:

  • металлы;
  • щелочи;
  • хлор;
  • водород;
  • перекись водорода;
  • хлорорганика и прочие.

Их получали либо с большим содержанием примесей, от которых невозможно было избавиться, либо не синтезировали вовсе. А ведь соединения очень важные для использования в промышленности и быту. Но с открытием такого процесса, как электролиз, задача огромного масштаба была решена. Сегодня он применяется не только для синтеза, но и для многих других процессов.

Что такое электролиз? Как он происходит, из каких этапов складывается, в чем заключается основное преимущество данного метода, попробуем разобраться в ходе статьи.

Что такое электролиз?

Чтобы ответить на данный вопрос, следует сначала обратиться к терминологии и уяснить некоторые основные физико-химические понятия.

  1. Постоянный ток – это направленный поток электронов, исходящий от любого источника электричества.
  2. Электролит – вещество, раствор которого способен проводить электрический ток.
  3. Электроды – пластинки из определенных материалов, соединенные между собой, которые пропускают электричество через себя (анод и катод).
  4. Окислительно-восстановительная реакция – это процесс, при котором происходит изменение степеней окисления участников. То есть одни ионы окисляются и повышают значение степени окисления, другие, напротив, восстанавливаются, понижая ее.

Уяснив все эти термины, можно ответить на вопрос о том, что такое электролиз. Это окислительно-восстановительный процесс, заключающийся в пропускании постоянного тока через раствор электролита и завершающийся выделением разных продуктов на электродах.

Простейшая установка, которую можно назвать электролизером, включает в себя всего несколько компонентов:

  • два стакана с электролитом;
  • источник тока;
  • два электрода, соединенных между собой.

В промышленности использует гораздо более сложные автоматизированные конструкции, позволяющие получать большие массы продуктов – электролизные ванны.

Процесс электролиза достаточно сложный, подчиняется нескольким теоретическим законам и протекает по установленным порядкам и правилам. Чтобы правильно предсказать его исход, необходимо четко усвоить все закономерности и возможные варианты прохождения.

Теоретические основы процесса

Самые главные основополагающие каноны, на которых держится электролиз, – законы Майкла Фарадея – знаменитого ученого-физика, известного своими работами в области изучения электрического тока и всех сопровождающих его процессов.

Всего таких правил два, каждое из которых описывает суть происходящих при электролизе процессов.

Первый закон

Первый закон Фарадея, формула которого записывается как m=kI*Δt, звучит следующим образом.

Масса вещества, выделяющегося на электроде, прямо пропорциональна тому электричеству, которое прошло через электролит.

Из формулы видно, что m – это масса вещества, I – сила тока, Δt – время, в течение которого он пропускался. Также имеется значение k, которое называется электрохимическим эквивалентом соединения. Эта величина зависит от природы самого соединения. Численно k равно массе вещества, которое выделяется на электроде при пропускании через электролит одной единицы электрического заряда.

Второе правило электролиза

Второй закон Фарадея, формула которого – m=M*I*Δt/n*F, звучит следующим образом. Электрохимический эквивалент соединения (k) прямо пропорционален его молярной массе и обратно пропорционален валентности вещества.

Приведенная формула является результатом вывода из всех объединенных. Она отражает суть второго закона электролиза. М – молярная масса соединения, I – сила тока, пропущенного за весь процесс, Δt – время всего электролиза, F – постоянная Фарадея, n – электроны, которые участвовали в процессе. Их число равно заряду иона, принимавшего участие в процессе.

Законы Фарадея помогают понять, что такое электролиз, а также рассчитать возможный выход продукта по массе, спрогнозировать необходимый результат и повлиять на ход процесса. Они и составляют теоретическую основу рассматриваемых преобразований.

Понятие об аноде и его типы

Очень важное значение в электролизе имеют электроды. Весь процесс зависит от материала, из которого они изготовлены, от их специфических свойств и характера. Поэтому рассмотрим более подробно каждый из них.

Анод – плюс, или положительный электрод. То есть такой, который присоединяется к “+” полюсу источника питания. Соответственно, к нему из раствора электролита будут двигаться отрицательные ионы или анионы. Они будут окисляться здесь, приобретая более высокую степень окисления.

Поэтому можно изобразить небольшую схему, которая поможет запомнить анодные процессы: анод “плюс” – анионы – окисление. При этом существует два основных типа данного электрода, в зависимости от которых, будет получаться тот или иной продукт.

  1. Нерастворимый, или инертный анод. К такому типу относят электрод, который служит лишь для передачи электронов и процессов окисления, однако сам он при этом не расходуется и не растворяется. Таковыми анодами являются изготовленные из графита, иридия, платины, угля и так далее. Используя такие электроды, можно получать металлы в чистом виде, газы (кислород, водород, хлор и так далее).
  2. Растворимый анод. При окислительных процессах он сам растворяется и влияет на исход всего электролиза. Основные материалы, из которых изготавливаются подобного типа электроды: никель, медь, кадмий, свинец, олово, цинк и прочие. Использование таких анодов необходимо для процессов электрорафинирования металлов, гальванопластике, нанесения защитных покрытий от коррозии и так далее.

Суть всех происходящих процессов на положительном электроде сводится к тому, чтобы разрядились наиболее электроотрицательные по значению потенциала ионы.

ИВот почему это делают анионы бескислородных кислот и гидроксид-ион, а потом вода, если речь идет о растворе.

Кислородсодержащие анионы в водном растворе электролита вообще на аноде не разряжаются, так как вода делает это быстрее, высвобождая кислород.

Катод и его характеристика

Катод – это отрицательно заряженный электрод (за счет скопления на нем электронов при пропускании электрического тока). Именно поэтому к нему движутся положительно заряженные ионы – катионы, которые претерпевают восстановление, то есть понижают степень окисления.

Здесь для запоминания также уместна схема: катод “минус” – катион – восстановление. В качестве материала для катода могут служить:

  • нержавейка;
  • медь;
  • углерод;
  • латунь;
  • железо;
  • алюминий и прочие.

Именно на этом электроде происходит восстановление металлов до чистых веществ, что является одним из основных способов получения их в промышленности.

Также возможен переход электронов от анода к катоду, а если первый – растворимый, то его ионы восстанавливаются на отрицательном электроде. Здесь же происходит восстановление катионов водорода до газа Н2.

Поэтому катод – это одна из самых важных частей в общей схеме процесса электролиза веществ.

Электролиз расплавов

С точки зрения химии рассматриваемый процесс имеет свое уравнение. При помощи него можно изобразить всю схему на бумаге и предугадать результат. Самое главное, на что следует обращать внимание, – наличие или отсутствие водной среды и тип анода (растворимый или нет).

Если необходимо получение следующих продуктов: щелочных и щелочноземельных металлов, щелочей, алюминия, бериллия, газы из кислородсодержащих анионов, тогда не может идти речь об электролизе раствора электролита. Только расплав, потому что иначе требуемых соединений не получится. Именно поэтому часто в промышленности синтезируют перечисленные вещества, используя их безводные сухие соли и гидроксиды.

В целом уравнение электролиза расплава выглядит достаточно просто и стандартно. Например, если рассмотреть и записать его для йодида калия, то вид будет следующий:

KI = K+ + I-

Катод (К) “-“: К+ + 1е = К0

Анод (А) “+”: 2I- – 2e = I20

Итог процесса: KI = K + I2.

Точно так же будет записываться электролиз любого металла, независимо от значения его электродного потенциала.

Электролиз водного раствора

Если речь идет о растворах электролитов, то исход процесса будет совсем другой. Ведь вода становится активным участником. Она способна также диссоциировать на ионы и разряжаться у электродов. Поэтому в подобных случаях важное значение имеет электродный потенциал ионов. Чем его отрицательное значение ниже, тем больше вероятность более быстрого окисления или восстановления.

Электролиз водного раствора подчиняется нескольким правилам, которые следует запомнить.

  1. Анодные процессы: разряжаются только анионы бескислородных кислот (кроме фтороводородной). Если ион кислородсодержащий или фторид-ион, то окисляться будет вода с высвобождением кислорода.
  2. Катодные процессы: металлы в электрохимическом ряду напряжений (до алюминия включительно) на катоде не восстанавливаются вследствие высокой химической активности. Это делает вода с высвобождением водорода. Металлы от алюминия до водорода восстанавливаются одновременно с водой до простых веществ. Те же, что стоят после водорода в ряду напряжений (малоактивные), легко подвергаются восстановлению до простых веществ.

Если следовать этим правилам, то можно изобразить любой электролиз и просчитать выход продукта. В случае с растворимым анодом схема меняется и становится гораздо более сложной.

Электролиз солей

Данные процессы используют для получения чистых металлов и газов, так как это технологически просто и экономически выгодно. К тому же продукты выходят с большой долей чистоты, что немаловажно.

Например, электролиз меди позволяет быстро получать ее в чистом виде из раствора любой соли. Чаще всего используется медный купорос или сульфат меди (II) – CuSO4.

Как из расплава, так и из раствора данной соли можно извлечь чистый металл, который так необходим практически во всех отраслях электротехники и металлостроительстве.

Значение и применение процесса

Электролиз – очень важный процесс. На его основе базируются такие необходимые технические операции, как:

  1. Рафинирование металлов.
  2. Электроэкстракция.
  3. Гальванотехника.
  4. Электросинтез.
  5. Нанесение антикоррозионных покрытий и другие.
Читайте также:  Как заменить электропроводку в хрущевке - пошаговая инструкция

Источник: https://autogear.ru/article/196/945/chto-takoe-elektroliz-anod-i-katod-fiziko-himicheskiy-protsess/

Как определить анод и катод

Инструкция

Анод – электрод, на котором протекает реакция окисления. А электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом.Возьмите для примера гальванический элемент Якоби-Даниэля. Он состоит из цинкового электрода, опущенного в раствор сульфата цинка, и медного электрода, находящегося в растворе сульфата меди.

Растворы соприкасаются между собой, но не смешиваются – для этого между ними предусмотрена пористая перегородка.

Цинковый электрод, окисляясь, отдает свои электроны, которые по внешней цепи двигаются к медному электроду. Ионы меди из раствора СuSO4 принимают электроны и восстанавливаются на медном электроде.

Таким образом, в гальваническом элементе анод заряжен отрицательно, а катод – положительно.

Теперь рассмотрите процесс электролиза. Установка для электролиза представляет собой сосуд с раствором или расплавом электролита, в который опущены два электрода, подключенные к источнику постоянного тока. Отрицательно заряженный электрод является катодом – на нем происходит восстановление.

Анод в данном случае электрод, подключенный к положительному полюсу. На нем происходит окисление.Например, при электролизе раствора СuCl2 на аноде происходит восстановление меди. На катоде же происходит окисление хлора.

Поэтому учтите, что анод – не всегда отрицательный электрод, так же как и катод не во всех случаях имеет положительный заряд. Фактором, определяющим электрод, является протекающий на нем окислительный или восстановительный процесс.

Диод имеет два электрода, называемые анодом и катодом.

Он способен проводить ток от анода к катоду, но не наоборот. Маркировка, поясняющая назначение выводов, имеется не на всех диодах.

Инструкция

Обратите внимание

Если маркировка имеется, обратите внимание на ее внешний вид и расположение. Она выглядит как стрелка, упирающаяся в пластину. Направление стрелки совпадает с прямым направлением тока, протекающего через диод. Иными словами, стрелке соответствует анодный вывод, а пластине – катодный.

Аналоговые многофункциональные измерительные приборы имеют различную полярность напряжения, приложенного к щупам в режиме омметра. У некоторых из них она такая же, как в режиме вольтметра или амперметра, у других – противоположная.

Если она вам неизвестна, возьмите диод, имеющий маркировку, переключите прибор в режим омметра, после чего подключите к диоду сначала в одной, а потом в другой полярности. При варианте, в котором стрелка отклоняется, запомните, какой электрод диода был подключен к какому из щупов.

Теперь, подключая щупы в различной полярности к другим диодам, вы сможете определять расположение их электродов.У цифровых приборов в большинстве случаев полярность подключения щупов во всех режимах совпадает.

Переключите мультиметр в режим проверки диодов – рядом с соответствующим положением переключателя имеется обозначение этой детали. Красный щуп соответствует аноду, черный – катоду. В правильной полярности будет показано прямое падение напряжения на диоде, в неправильной же индицируется бесконечность.

Если под рукой измерительного прибора нет, возьмите батарейку от материнской платы, светодиод и резистор на один килоом. Соедините их последовательно, подключив светодиод в такой полярности, чтобы светодиод светился.

Теперь включите в разрыв этой цепи проверяемый диод, экспериментально подобрав такую полярность, чтобы светодиод засветился снова. Вывод диода, обращенный к плюсу батарейки – анодный.Если при проверке обнаружится, что диод постоянно открыт или постоянно закрыт, и от полярности ничего не зависит, значит он неисправен. Замените его, предварительно убедившись в том, что его выход из строя не обусловлен неисправностью других деталей. В этом случае сначала замените и их.

Обратите внимание

Все перепайки выполняйте при обесточенной аппаратуре и разряженных конденсаторах. Диод проверяйте в выпаянном виде.

Источник: https://www.kakprosto.ru/kak-241279-kak-opredelit-anod-i-katod

Куда течет ток или где же этот чертов катод?

Есть вещи, которые хочется, что называется «развидеть» — термин вполне устоявшийся и понятный.

— Евгений Гришковец, рассказывает про железнодорожников. (с) Спектакль «Одновременно» А есть вещи которые, ну никак не получается запомнить.

Это возникает от того, что новое понятие не может однозначно зацепиться за уже известные факты в сознании, никак не получается построить новую связь в семантической сети фактов. Все знают, что у диода есть катод и анод. Все знают, как диод обозначается на электрической схеме.

Но далеко не все могут правильно сказать, где же на схеме что. Под спойлером картинка, посмотрев на которую, вы навсегда запомните, где у диода анод, а где катод. Должен предупредить, развидеть это не получится, так что тот, кто не уверен в себе, пусть не открывает.Теперь, когда мы отпугнули слабых, продолжаем…

Да, вот так все просто. Буква К — это катод, буква А — это анод. Извините, теперь и вы это никогда не забудете.

Продолжим, и разберемся куда течет ток. Если приглядеться, обозначение диода представляет собой стрелку.

Важно

Вот, не поверите — ток течет именно туда, куда показывает стрелка! Что логично, не правда ли? Дальше больше — ток течет “Аткуда” (от Анода) и “Куда” (к Катоду). В обозначениях транзисторов тоже есть стрелки, и они так же обозначают направление тока.

Ток — направленное движение заряженных частиц — это мы все знаем из школьной физики. Каких частиц? Да, любых заряженных! Это могут быть и электроны несущие отрицательный заряд и обделенные электронами частицы — атомы или молекулы, в растворах и плазме — ионы, в полупроводниках — «свободные электроны» или вообще «дырки», что бы это не значило. Так вот, во всем этом зоопарке проще всего разобраться так: ток течет от плюса к минусу, и все. Запомнить это очень просто: «плюс» — интуитивно — это там где чего-то «больше», больше в данном случае зарядов (еще раз — не важно каких!) и текут они в сторону «минуса», где их мало и ждут. Все остальные подробности, непринципиальны.

Ну, и последнее — батарейка. Обозначение тоже всем известно, две палочки подлинней потоньше и покороче потолще. Так вот покороче и потолще символизирует собой минус — эдакий «жирный минус» — как в школе, помните: «ставлю тебе четыре с жирным минусом». Я только так и запомнил, возможно, кто-то предложит вариант лучше.

Теперь, вы без труда ответите на вопрос, загорится ли лампочка в этой схеме:

Всех с 1 апреля! Улыбайтесь, господа. Улыбайтесь!

Источник: https://habr.com/post/392487/

Электролиз водных растворов солей

Тема электролиза довольна большая, формул в ней много и, как мне кажется, больше ее изучают на уроках физики… Я хочу рассмотреть ту часть, которая касается химии, и при этом только формат ЕГЭ — электролиз водных  растворов солей.

Электролиз водных растворов солей

Для начала давайте представим себе систему, в которой происходит электролиз.

Электроды — это такие пластинки или стержни, опущенные в раствор, они подключены к источнику тока.

  • Анод — положительно заряженный электрод
  • Катод — отрицательно заряженный электрод

Мы будем рассматривать случай инертных электродов — т.е. они не будут вступать ни в какие химические реакции.

При пропускании электрического тока, вещество раствора будет претерпевать химические изменения, т.е. буду образовываться новые химические вещества. Они будут притягиваться к электродам следующим образом:

  •  Неметаллы и их производны, анионы — к аноду
  • Металлы и их производный, катионы — к катоду

Теперь рассмотрим электролиз водных растворов различных солей

Для этого нам понадобится ряд активности металлов электрохимический ряд напряжений:

Разберем сначала катионы:

  • Если металл стоит до Н, то вместо него электролизу подвергается вода:2H2O + 2е = H2 + 2OH–      Образовавшийся водород H2 идет к катоду
  • Если металл стоит после Н, то он сам восстанавливается:Cu2+ + 2е = Cu0    Медь осаждается на катоде
  • Катионы металлов, стоящие в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды:2О + 2е = Н2 + 2ОНZn2+ + 2e = Zn0

Теперь анионы-кислотные остатки:

  • Кислородсодержащие кислотные остатки — вместо них электролизу подвергается вода:2H2O — 4e = O2 + 4H+  Образовавшийся O2 выделяется на аноде
  • Бескислородные кислотные остатки — окисляются до простого вещества:Cl− — 1e = Cl20  Хлор выделяется на аноде
  • Исключение:   F− — вместо него будет выделяться кислород.

Примеры:

1.1. Катион стоит в ряду до Н, кислотный остаток содержит кислород О:

K2SO4↔2K++SO42−

K(-): 2H2O + 2e = H2 + 2OH−

A(+): 2H2O — 4e = O2 + 4H+

2H2O (электролиз) → 2H2 + O2

1.2. Катион стоит в ряду до Н, кислотный остаток беcкислородный:

LiCl ↔ Li+ + Cl−

катод (-): 2H2O + 2e = H2 + 2OH−

анод (+): Cl− — 1e = Cl0; Cl0+Cl0=Cl2

2LiCl + 2H2O(электролиз) → H2 + Cl2 +2LiOH

2.1. Катион стоит в ряду после Н, кислотный остаток содержит кислород О:

СuSO4 ↔ Cu2++SO42−

K(-): Cu2+ + 2e = Cu0

A(+): 2H2O — 4e = O2 + 4Н+

2CuSO4 + 2H2O(электролиз) → 2Cu + 2H2SO4 + O2

2.2. Катион стоит в ряду после Н, кислотный остаток беcкислородный:

катод (-): Cu2+ + 2e = Cu0

анод (+): 2Cl− — 2e = 2Cl0

CuCl2 (электролиз) →Cu + Cl2

Электролиз водных растворов солей отличается от электролиза расплавов.

 

  • ЕГЭ это вопросЧасти B № 3

 
   

Обсуждение: “Электролиз водных растворов солей”

(Правила комментирования)

Источник: https://distant-lessons.ru/ximiya/elektroliz

Пробой промежутка анод — катод

Главная / Беседы об изобретательстве / Новое рождается всюду / Пробой промежутка анод — катод

В 1943 году Б. и Н. Лазаренко получили авторское свидетельство на изобретение электрического способа обработки металлов, а в 1946 году им была вручена Государственная премия.

Каким же образом искра изменяет форму металла?

Поместим электроды в жидкий диэлектрик (масло, керосин) и будем постепенно повышать напряжение между ними.

По мере возрастания силы электрического поля между электродами положительно заряженные ионы, взвешенные в жидкости, втягиваются полем в область наибольшей напряженности.

Они образуют как бы тончайший электрический мостик между анодом и катодом.

Когда сила поля достигает критического значения, происходит «пробой» промежутка анод — катод. По ионному «мостику» с колоссальной скоростью устремляется от катода к аноду электрический ток в виде пучка электронов. Это и есть маленькая молния. Время ее существования менее тысячной доли секунды.

Благодаря сильному сжатию электронного пучка в радиальном направлении положительно заряженными ионами плотность тока в этой огненной «нитке» может достигнуть сотен тысяч и миллионов ампер на квадратный миллиметр. Ионный мостик является как бы линзой, фокусирующей электронный пучок почти в точку.

Если анодом является пластинка толщиной не менее нескольких миллиметров, то пучок мчащихся с бешеной скоростью электронов не пробьет ее, а будет мгновенно ею остановлен.

Вся энергия пучка выделится в поверхностном слое анода. Произойдет направленный взрыв участка анода, воспринявшего импульс. Его температура может достигнуть 10 000 °С.

Совет

Расплавленный металл пластинки выбрасывается с поверхности, образуя в ней углубление, чашу.

«Беседы об изобретательстве», Н.Петрович

Альпинизм

Хорошо известно имя выдающегося альпиниста, заслуженного мастера спорта В. Абалакова. Но далеко не все знают о его научной и изобретательской деятельности в области спорта.

Те, кто занимался высокогорным туризмом и альпинизмом, конечно, пользовались «кошками Абалакова», «рюкзаками Абалакова», «карабинами Абалакова» или хотя бы слышали о них.

Начав с альпинизма, он заглянул и в другие виды спорта….

Наиболее опасен срыв первого в связке

Если он вышел вверх от точки страховки, предположим, на пять метров, то в случае срыва он пролетит пять метров, до уровня страхующего и еще пять метров, пока веревка натянется и остановит его падение. Падая, тело приобретает кинетическую энергию, равную произведению веса тела на высоту падения. Остановить тело согласно закону сохранения энергии можно только единственным способом…

Автоматический амортизатор

Например, при страховке через уступ веревка может заклиниться или зацепиться, возникает резкая остановка с ее печальными последствиями.

Далее, при страховке через корпус не всегда удается удержаться при рывке, особенно на крутых участках. Наконец, страхующий может испугаться при срыве товарища и действовать неправильно.

Вот эти факторы и заставили искать пути принципиального улучшения методов страховки. Многолетние наблюдения…

Испытания автоматического амортизатора

Испытания автоматического амортизатора в горах Кавказа подтвердили его неоспоримое преимущество перед традиционными методами страховки.

Приходится удивляться, что такая простая идея долго не приходила никому в голову. Вспоминается афоризм замечательного советского ученого П. Капицы: «Как хорошо устроена природа: все простое верно, а все сложное неверно».

Скальный уступ подходящей формы позволяет надежно закрепить веревку. Она или закладывается…

Читайте также:  Что такое глухозаземленная нейтраль?

Как закрепить веревку на льду и на снегу?

И для этого В. Абалаков создал ценные изобретения. Например, ледобур.

Его можно легко завертывать в лед, и он обеспечивает, как показали испытания, высокую прочность закрепления — до 1200 килограммов.

Ледобур в два раза легче обычных крючьев, которые забивают в лед, а также значительно быстрее бурит его. Представьте себе, что надвигается страшная гроза или буран. Вам…

Поиски новых типов велосипедов не обходятся без курьезов

Так, на ежегодном конкурсе транспортных диковинок в Японии одно из первых мест занял велосипед с квадратным задним колесом.

Обратите внимание

Самое удивительное, что вопреки так называемому здравому смыслу этот квадрат вертится. Велосипед прекрасно передвигается и даже менее подвержен тряске на ухабах. Повышенный интерес к велосипеду не случаен.

Если значительная часть землян пересядет с автомобиля на велосипед, то…

Особенно легко стартовать утром в солнечный день

Восходящие потоки воздуха легко подымают вас, и плавание по воздушному океану может длиться десятки и сотни минут. Рекордные полеты длятся несколько часов.

Если склон покрыт снегом, то разгоняться можно на лыжах. Применяют и принудительный старт за катером, автомашиной, вертолетом, самолетом. Широкое распространение дельтаспорт получил за рубежом.

Там налажено промышленное производство дельтапланов, есть клубы и школы,…

Любопытная деталь

Любопытная деталь — победа над первым из трех игроков одерживается взятием короля, а остальные фигуры, оставшиеся на поле брани, становятся пленниками победившего.

Он имеет право, «не вникая в их склонности», присоединить их к своим для борьбы с оставшимся противником. Двухцветная армия теперь вступает в единоборство с одноцветной. Правила новой игры просты.

Патент уже куплен одной…

Роботы первого поколения

Роботы первого поколения работают по строгой программе. Если деталь, которую должна взять механическая рука, оказалась немного не на месте, то ее захват не состоится.

Для того чтобы рука не боялась сдвига детали, надо ее очувствить, то есть наделить возможностью воспринимать информацию из внешнего мира и на ее основе корректировать свои действия.

Это уже робот второго…

А куда деть машины

Например, улицы можно, превратить в сплошные благоухающие сады и цветники с тропинками для пешеходов и площадками для детей. А куда деть машины? Их загнать на крыши домов.

Потребуется новая архитектура: цепочки равновысоких домов, соединенных мостиками в магистрали.

Чтобы такой город не выглядел унылым, можно его украсить небоскребами и башнями, пробив в них арки для автомашин…

Источник: https://www.poznovatelno.ru/talk/novoe_rozhdaetsya_vsudu/239.html

Анод + Катод = Электролиз Выполнил

1 Анод + Катод = Электролиз Выполнил: ученик 11М класса МОУ лицея 6 Аббязов Эрик Руководитель: Учитель химии МОУ лицея 6 Дробот С.С.<\p>

2 Цель работы: Изучить сущность процесса электролиза и выяснить области его применение.<\p>

3 Содержание : 1.Электролиз расплаваЭлектролиз расплава 2.Электролиз раствораЭлектролиз раствора 3.Схема электролизаСхема электролиза 4.Сущность электролизаСущность электролиза 5.Применение электролизаПрименение электролиза 6.ВыводыВыводы 7.Источники информацииИсточники информации<\p>

4 Электролиз расплава Если расплавить поваренную соль, то произойдет расщепление кристаллической решетки на ионы. При этом образуются катионы натрия и анионы хлора: NaCI -> Na + + CI – Опустим в расплав электроды постоянного электрического тока. Направляясь к катоду, катион натрия получает с него один электрон, т.е. происходит восстановление: Na + + ē -> Na 0 Катод, на котором имеется постоянный избыток электронов, является восстановителем. К аноду направляется анион хлора. Поскольку на аноде постоянный недостаток электронов, ион хлора отдает электрон, превращаясь в нейтральный атом, т.е. окисляется: Cl – – ē -> Cl 0 Анод, на котором постоянный недостаток электронов, является окислителем. 2NaCl -> 2 Na + Cl 2 ЭЛЕКТРОЛИЗ – окислительно-восстановительный процесс, протекающий под действием электрического тока.<\p>

Важно

5 Примеры электролиза расплавов: Электролиз- окислительно-восстановительный процесс, который возникает на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита. На катоде(-) -восстановлениеНа аноде(+) -окисление Li +, K +, Ca 2+, Na +, Mg 2+, Al 3+, Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+, Ni 2+, Sn 2+, Pb 2+, H +, Cu 2+, Hg 2+, Ag +, Pt 4+, Au 3+. Для солей неактивных металлов и бескислородных кислот(CuCl2) электролиз раствора и расплава соли одинаков. Увеличение окислительной активности ионов F -, NO 3 -, SO 4 2-, OH -, Cl -, Br -, I -, S 2- Увеличение восстановительной активности ионов<\p>

6 Электролиз раствора В водных растворах процесс приобретает ряд особенностей, так как в нем принимает участие вода. В растворе, помимо диссоциации соли, происходит весьма слабая диссоциация воды. NaCI -> Na + + CI – H 2 O -> H + + OH – Таким образом, в растворе образуется два вида катионов (Na + и H + ) и два вида анионов (CI – и OH – ). В ряду напряжений металлов натрий стоит намного левее водорода. Следовательно, восстановительные свойства атома натрия сильнее, чем атома водорода. Зато окислительные свойства иона Na + выражены слабее, чем иона H +, следовательно, на катоде будет восстанавливаться не металлический натрий, а водород: 2H 2 O + 2ē -> H 2 + 2OH – Ионы натрия будут находиться в растворе до тех пор, пока полностью не разрядятся ионы водорода. К аноду направятся анионы CI – и OH -, восстановительные свойства которых также неодинаковы (см. ряд анионов, расположенных в порядке увеличения способности к окислению). Анионы CI – окисляются легче, чем OH -, поэтому на аноде будет происходить процесс: CI – – ē CI 0<\p>

7 Электролиз раствора К аноду направятся анионы CI – и OH -, восстановительные свойства которых также неодинаковы (см. ряд анионов, расположенных в порядке увеличения способности к окислению). Анионы CI – окисляются легче, чем OH -, поэтому на аноде будет происходить процесс: CI – – ē CI 0, 2CI 0 CI 2 В большинстве случаев анионы, состоящие из атомов одного элемента, такие, как CI -, Br -, I -, S 2-, окисляются на аноде быстрее, чем гидроксид-ион. При электролизе раствора поваренной соли на электродах получаются водород и хлор, а в растворе остаются ионы Na + и OH -. Эти ионы представляют собой в диссоциированном виде едкий натр NaOH.Таким способом в промышленности получают едкие щелочи. 2NaCl + 2H 2 O H 2 + Cl 2 + 2NaOH<\p>

8 Электролиз воды проводится всегда в присутствии инертного электролита (для увеличения электропроводности очень слабого электролита – воды): В зависимости от инертного электролита электролиз проводится в нейтральной, кислотной или щелочной среде. При выборе инертного электролита необходимо учесть, что никогда не восстанавливаются на катоде в водном растворе катионы металлов, являющихся типичными восстановителями (например Li +, Cs +, K +, Ca 2+, Na+, Mg 2+, Al 3+ ) и никогда не окисляется на аноде кислород OII анионов оксокислот с элементом в высшей степени окисления (например ClO 4, SO 4 2, NO 3, PO 4 3, CO 3 2, SiO 4 4, MnO 4 ), вместо них окисляется вода<\p>

9 Примеры электролиза растворов солей: на аноде окисляются анионы Сl, а не кислород O молекул воды, так как электроотрицательность хлора меньше, чем кислорода, и следовательно, хлор отдает электроны легче, чем кислород на катоде восстанавливаются катионы Cu, а не водород H молекул воды, так как медь стоит правее водорода в ряду напряжений, то есть легче принимает электроны, чем H в воде<\p>

10 Сущность электролиза В результате электролиза на электродах (катоде и аноде) выделяются соответствующие продукты восстановления и окисления, которые в зависимости от условий могут вступать в реакции с растворителем, материалом электрода и т.п., так называемые вторичные процессы Для осуществления электролиза к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока присоединяют катод, а к положительному полюсу – анод, после чего погружают их в электролизер с раствором или расплавом электролита<\p>

11 Восстановительный процесс на катоде в водных растворах: 1)Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, больше, чем у водорода, расположены в ряду стандартных электродных потенциалов после него: Cu 2+ ;Zn 2+ ;Cr 3+ ;Fe 2+ ;…; до Pt 4+. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла. 2)Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (металлы начала ряда Li + ;Na + ;K + ;Rb + ;…; до Al 3+ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды. 3)Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем у водорода, но большим, чем у алюминия (Mn 2+ ;Zn 2+ ;Cr 3+ ;Fe 2+ ;…; до H). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними значениями электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды. 4)При электролизе кислородосодержащих кислот и их солей (SO 4 2- ; NO 3 – ;PO 4 3- и т.п.) с максимальной степенью окисления неметалла на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды с выделением кислорода. Сущность электролиза<\p>

12 Электрическая энергияХимическая энергия Электролиз Раствор NaCl Катод(-) Анод(+) H20 Расплав NaCl Катод(-) Анод(+) Na + + e => Na 0 2Cl – => Cl e Восстановление Окисление H e => H Na + 2OH – 2Cl- => Cl20 + 2e Восстановление Окисление Основные положения электродных процессов 1. На катоде: Li, K +, Ca 2+, Na +, Mg 2+, Al 3+ Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+, Ni 2+, Sn 2+, Pb 2+ Cu 2+, Ag +, Hg 2+, Pt 2+, Au 3+ H+ Не восстанавливаются, выделяется H 2 Возможно выделение Me и H 2 Восстанавливаются, выделяется Me 2. Анодные процессы а) Растворимый анод (Cu, Ag, Ni, Cd) подвергается окислению Me =>Me n+ +ne б) На нерастворимом аноде (графит, платина) обычно окисляются анионы S2-, J-, Br-, Cl-, OH- и молекулы H 2 0: 2J – =>J e; 4OH – =>O 2 +2H 2 O +4e; 2H 2 O =>O 2 +4H + +4e<\p>

13 Преимущества электролиза перед химическим методами получения целевых продуктов заключаются в возможности сравнительно просто (регулируя ток) управлять скоростью и селективной направленностью реакций. Условия электролиза легко контролировать, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых “мягких”, так и в наиболее “жёстких” условиях окисления или восстановления, получать сильнейшие окислители и восстановители, используемые в науке и технике. Электролиз – основной метод промышленного производства алюминия, хлора и едкого натра, важнейший способ получения фтора, щелочных и щелочноземельных металлов, эффективный метод рафинирования металлов. Применение электролиза Путём электролиза воды производят водород и кислород. Электрохимический метод используется для синтеза органических соединений различных классов и многих окислителей (персульфатов, перманганатов, перхлоратов, перфторорганических соединений и др.). Применение электролиза для обработки поверхностей включает как катодные процессы гальванотехники (в машиностроении, приборостроении, авиационной, электротехнической, электронной промышленности), так и анодные процессы полировки, травления, размерной анодно-механической обработки, оксидирования (анодирования) металлических изделий (см. также Электрофизические и электрохимические методы обработки). Путём электролиза в контролируемых условиях осуществляют защиту от коррозии металлических сооружений и конструкций (анодная и катодная защита).<\p>

Совет

14 Электрохимическое процессы широко применяют в различных областях современной техники, в аналитической химии, биохимии и т.д. В химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлораты и перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты, химически чистые водород и кислород и т.д. При этом одни вещества получают восстановлением на катоде (альдегиды, парааминофенол и др.), другие электроокислением на аноде (хлораты, перхлораты, перманганат калия и др.) Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника подразделяется на гальваностегию и гальванопластику. Гальваностегия- электроосаждение на поверхность металла другого металла, который прочно связывается(сцепляется) с покрываемым металлом(предметом), служащим катодом электролизера. Гальванопластика- получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами. Гальванопластику используют для нанесения сравнительно толстых металлических покрытий на другие металлы (например, образование «накладного слоя никеля, серебра, золота и т.д.).<\p>

15 Выводы Катод – электрод, на котором происходит процесс восстановления. Анод – электрод, на котором происходит процесс окисления. Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, обусловленный подводом электрической энергии извне.<\p>

16 Л.В. Вятченникова. Электролиз.//Химия. Приложение к газете «Первое сентября», 24, 1998 А.Ф. Аспицкая. К изучению электролиза в курсе химии, Химия в школе, «Педагогика»,1991 Г.М. Чернобельская, И.Н. Чертков Химия, «Учебная литература для медицинских училищ». М.: Медицина, 1986г Источники информации:<\p>

Источник: http://www.myshared.ru/slide/41298/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector