МБОУ «Апастовская средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов» Апастовский муниципальный район Республика Татарстан
Подготовка выпускников к ЕГЭ
«Тема электролиза в ЕГЭ»
Статью подготовила
учитель химии высшей квалификационной категории
Хайдарова Милявша Хуснулловна
Апастово 2013
Результаты ЕГЭ показывают, что задания по теме «Электролиз» для выпускников остаются сложными. В школьной программе на изучение этой темы отводится недостаточное количество часов. Поэтому при подготовке школьников к ЕГЭ необходимо изучить этот вопрос очень подробно. Знание основ электрохимии поможет выпускнику успешно сдать экзамен и продолжить обучение в высшем учебном заведении.
Для изучения темы «Электролиз» на достаточном уровне необходимо провести подготовительную работу с выпускниками, сдающими ЕГЭ;
- рассмотреть определения основных понятий в теме «Электролиз»;
- анализа процесса электролиза расплавов и растворов электролитов;
- закрепить правила восстановления катионов на катоде и окисления анионов на аноде (роль молекул воды во время электролиза растворов);
- формирование умений составлять уравнения процесса электролиза (катодный и анодный процессы);
- научить учащихся выполнять типовые задания базового уровня (задачи), повышенного и высокого уровня сложности.
Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах и расплавах электролитов при прохождении постоянного электрического тока. В растворе или расплаве электролита происходит его диссоциация на ионы. При включении электрического тока ионы приобретают направленное движение и на поверхности электродов могут происходить окислительно-восстановительные процессы.
Анод – положительный электрод, на нём идут процессы окисления.
Катод – отрицательный электрод, на нём идут процессы восстановления.
Электролиз расплавов применяется для получения активных металлов, расположенных в ряду напряжений до алюминия (включительно).
Электролиз расплава хлорида натрия
К(-) Na+ + 1e → Na0
A(+) 2Cl - - 2e → Cl20
2NaCl(эл. ток) → 2Na + Cl2 (только при электролизе расплава).
Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите (Na3AlF6).
2Al2O3(эл. ток)→4Al +3O2
K(-)Al3++3e‾→Al
A(+)2O2‾-2e‾→O2
Электролиз расплава гидроксида калия
KOH→K+ +OH‾
К(-) K+ + 1e → K0
A(+) 4OH - - 4e → O20 +2Н2О
4KOH(эл. ток) → 4K0 + O20 +2Н2О
Электролиз водных растворов протекает сложнее, так как на электродах в этом случае могут восстанавливаться или окисляться молекулы воды.
Электролиз водных растворов солей более сложен из-за возможного участия в электродных процессах молекул воды на катоде и на аноде.
Правила электролиза в водных растворах.
На катоде:
1. Катионы, расположенные в ряду напряжений металлов от лития до алюминия (включительно), а также катионы NН4+ не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:
2Н2О + 2е → Н2 + 2ОН-
2. Катионы, расположенные в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды:
2Н2О + 2е → Н2 + 2ОН-
Zn2+ + 2e → Zn0
3. Катионы, расположенные в ряду напряжений после водорода, полностью восстанавливаются: Аg+ + 1е → Аg 0
4. В растворах кислот восстанавливаются ионы водорода: 2Н+ + 2е → Н2
На аноде:
1. Кислородосодержащие анионы и F - – не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:
2Н2О – 4е → О2 + 4Н+
2.Анионы серы, иода, брома, хлора (в этой последовательности) окисляются до простых веществ:
2Сl - – 2е → Сl20 S2- - 2е → S 0
3. В растворах щелочей окисляются гидроксид-ионы:
4ОН - - 4е → О2 + 2Н2О
4. В растворах солей карбоновых кислот окисляются анионы:
2 R - СОО - - 2е → R - R + 2СО2
5. При использовании растворимых анодов электроны во внешнюю цепь посылает сам анод за счёт окисления атомов металла, из которого сделан анод:
Сu0 - 2е → Сu2+
Примеры процессам электролиза в водных растворах электролитов
Пример 1. K2 SO4→ 2K+ + SO42-
K(-)2H2O + 2e‾ → H2 + 2OH-
A(+)2H2O – 4e‾ → O2 + 4H+
Общее уравнение электролиза: 2H2O(эл. ток) →2 H2 + O2
Пример 2. NaCl →Na+ +Cl‾
K(-)2H2O + 2e‾ → H2 + 2OH-
A(+) 2Cl - - 2e → Cl20
2NaCl +2H2O(эл. ток )→ H2 + 2NaOH + Cl2
Пример 3. Cu SO4→ Cu2+ + SO42-
K(-) Cu2+ + 2e‾ → Cu
A(+)2H2O – 4e‾ → O2 + 4H+
Общее уравнение электролиза:2 Cu SO4+ 2H2O(эл. ток ) →2Cu + O2 + 2H2 SO4
Пример 4. CH3COONa→CH3COO‾ +Na+
K(-)2H2O + 2e‾ → H2 + 2OH-
A(+)2CH3COO‾– 2e‾ →C2H6 +2CO2
Общее уравнение электролиза:
CH3COONa+2H2O(эл. ток ) → H2 + 2NaHCO3+C2H6
Задания базового уровня сложности
Тест по теме «Электролиз расплавов и растворов солей. Ряд напряжений металлов».
1. Щёлочь – один из продуктов электролиза в водном растворе
1) KCI 2) CuSO4 3) FeCI2 4) AgNO3
2. При электролизе водного раствора нитрата калия на аноде выделяется
1) О2 2) NO2 3) N2 4) Н2
3. Водород образуется при электролизе водного раствора
1) CaCI2 2) CuSO4 3)Hg(NO3)2 4) AgNO3
4.Реакция возможна между
1) Ag и K2SO4 (р-р) 2) Zn и KCI(р-р) 3) Mg и SnCI2(р-р) 4) Ag и CuSO4(р-р)
5. При электролизе раствора иодида натрия у катода окраска лакмуса в растворе
1) красная 2) синяя 3) фиолетовая 4) жёлтая
6. При электролизе водного раствора фторида калия на катоде выделяется
1) водород 2) фтороводород 3) фтор 4) кислород
Задачи по теме «Электролиз»
1. Электролиз 400 г 20 %-ого раствора поваренной соли был остановлен, когда на катоде выделилось 11,2 л (н. у.) газа. Степень разложения исходной соли (в %) составляет
1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18
Решение задачи
Составляем уравнение реакции электролиза
2NaCl + 2H2O→H2↑ +Cl2↑ +2NaOH
m(NaCl)=400∙0,2=80г соли было в растворе.
ν(H2)=11,2/22,4=0,5моль ν(NaCl)=0,5∙2=1 моль
m(NaCl)= 1∙58,5=58,5г соли было разложено во время электролиза.
Степень разложения соли 58,5/80=0,73 или 73%.
Ответ: 73% соли разложилось.
2. Провели электролиз 200 г 10 %-ого раствора сульфата хрома (III) до полного расходования соли (на катоде выделяется металл). Масса (в граммах) израсходованной воды составляет
1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52
Решение задачи
Составляем уравнение реакции электролиза:
2Cr2(SO4)3 +6H2O→4Cr +3O2↑ +6H2SO4
m(Cr2(SO4)3)=200∙0,1=20г
ν(Cr2(SO4)3)=20/392=0,051моль
ν(H2O)=0,051∙3=0,153моль
m(H2O)= 0,153∙18=2,76г
Задания повышенного уровня сложности В3
1.Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕАНОДНОГО ПРОЦЕССА А) KCl 1) 2H2O – 4e → O2 + 4H+ Б) AlBr3 2) 2H2O + 2e → H2 + 2OH- В) CuSO4 3) 2Cl - -2e → Cl20 Г) AgNO3 4) 2Br - - 2e → Br20 5) 2SO42- -2e → S2O82- 6) 2NO3- -2e → 2NO2 + O2 2. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТ, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ НА АНОДЕ А) RbSO4 1) метан Б) CH3COOK 2) сернистый газ В) BaBr2 3) кислород Г) CuSO4 4) водород 5) бром 6) этан и углекислый газ 3. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора. ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ КАТОДНОГО ПРОЦЕССА А) Al(NO3)3 1) 2H2O – 4e → O2 + 4H+ Б) CuCl2 2) 2H2O + 2e → H2 + 2OH- В) SbCl3 3) Cu2+ + 2e → Cu0 Г) Cu(NO3)2 4) Cu2+ + 1e → Cu+ 5) Sb3+ +3e→ Sb0 4. Установите соответствие между названием вещества и способом его получения. НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ А) литий 1) раствора LiF Б) фтор 2) расплава LiF В) серебро 3) раствора MgCl2 Г) магний 4) раствора AgNO3 5) расплава Ag2O 6) расплава MgCl2 5. Установите соответствие между названием вещества и продуктами электролиза его водного раствора НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА А) бромид калия 1) водород, бром, гидроксид калия Б) сульфат меди (II) 2) натрий, углекислый газ В) бромид меди (II) 3) медь, оксид серы (IV) 4) медь, кислород, серная кислота 5) медь, бром Ответы: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145 Таким образом, изучая тему электролиза, выпускники хорошо усваивают этот раздел и показывают хорошие результаты на экзамене. Список литературы. |
