Электролиз расплавов

Окислительно-восстановительная реакция, протекающая на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав, называется электролизом. Отдельно выделяют электролиз растворов и электролиз расплавов. Рассмотрим, как протекает процесс в расплавах.

Суть процесса

Движущей силой электролиза является электричество. Под действием энергии электрического тока осуществляется химическая реакция, которая не происходит самопроизвольно.

Процессы восстановления и окисления протекают раздельно, на различных электродах. В качестве электродов берутся любые материалы, способные проводить электрический ток. Чаще всего это металлы. Из неметаллов используют углерод, из него изготавливают графитовые стержни. В редких случаях в качестве электрода выступают жидкости.

В расплав помещают два противоположно заряженных электрода, к которым движутся разнозаряженные ионы.

Положительно заряженные катионы, в которых количество электронов меньше количества протонов, движутся к отрицательному полюсу электрода – катоду. В качестве катода берут металлическую пластину из меди, латуни, цинка, алюминия.

К аноду – положительному полюсу – движутся анионы. Это отрицательно заряженные ионы, в которых число электронов превышает количество протонов. Анод в процессе электролиза окисляется, то есть растворяется. Поэтому в качестве анода берут материал, не влияющий на химический процесс. Такой анод называется инертным электродом. Подходящие материалы – графит, платина.

Движение анионов и катионов при электролизе

Рис. 1. Движение анионов и катионов при электролизе.

Электролиз растворов протекает сложнее, чем расплавов. В растворе участвуют ионы вещества и ионы растворителя, в расплавах – только ионы вещества. Главным продуктом электролиза расплава является металл (всегда катион). Побочные продукты:

  • газ – кислород, водород, хлор;
  • жидкости – вода, оксид серы (VI), бром.

Схема установки для получения натрия электролизом

Рис. 2. Схема установки для получения натрия электролизом.

На катоде происходит процесс восстановления, на аноде – процесс окисления.

Примеры

Рассмотрим схему электролиза на примере расплавов оксидов, оснований и солей в таблице.

Расплав

Описание

Пример

Оксид

– Восстановление металла на катоде: Men+ + ne = Me0;

– окисление кислорода на аноде: O-2 – 2e = O2

2K2O = 4K + O2

Основание

– Восстановление металла на катоде: Men+ + ne = Me0;

– окисление кислорода в составе гидроксидной группы на аноде: 4OH – 4e = 2H2O + O2

4NaOH = 4Na + 2H2O + O2↑ или NaOH → Na+ + OH

Бескислородная соль

– Восстановление металла на катоде: Men+ + ne = Me0;

– окисление бескислородного аниона на аноде: An- – ne = A0

2NaBr = 2Na + Br2 или NaBr → Na+ + Br

Кислородсодержащая соль

– Восстановление металла на катоде: Men+ + ne = Me0;

– окисление кислородного аниона на аноде: 2AO2- – 4e = 2AO2- + O2

2Na2SO4 = 4Na + 2SO3↑ + O2↑ или Na2SO4 → 2Na+ + SO42-

Электролиз является промышленным способом получения металлов, нанесения металлического покрытия, воспроизведения формы предметов.

Схема нанесения гальванического покрытия

Рис. 3. Схема нанесения гальванического покрытия.

Что мы узнали?

Электролиз – окислительно-восстановительный процесс при участии электрического тока. В расплавах с помощью электричества исходное вещество разделяется на катионы металла и анионы. Положительно заряженные катионы стремятся к катоду – отрицательно заряженному электроду. Анионы – отрицательно заряженные ионы – оседают на положительно заряженном аноде. Поэтому на катоде происходит восстановление, на аноде – окисление. С помощью электролиза расплава получают металлы, наносят металлическое покрытие и воспроизводят форму объектов.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 79.

Предметы