용융물 및 용액의 전기분해(염, 알칼리)
전극이 전해질 용액 속으로 내려가거나 녹고 일정한 전류가 흐르면 이온은 다음 방향으로 이동합니다. 양이온은 음극(음으로 하전된 전극)으로, 음이온은 양극(양으로 하전된 전극)으로 이동합니다.
음극에서 양이온은 전자를 받아 환원되고, 양극에서는 음이온이 전자를 제공하고 산화된다. 이 과정을 전기분해라고 합니다.
전기 분해는 전류가 용융물 또는 전해질 용액을 통과할 때 전극에서 발생하는 산화 환원 과정입니다.
용융염의 전기분해
염화나트륨 용융물의 전기 분해 과정을 고려하십시오. 열 해리 과정은 용융물에서 발생합니다.
$NaCl→Na^(+)+Cl^(-).$
전류의 작용으로 $Na^(+)$ 양이온은 음극으로 이동하여 음극에서 전자를 받습니다.
$Na^(+)+ē→(Na)↖(0)$ (복원).
$Cl^(-)$ 음이온은 양극으로 이동하여 전자를 제공합니다.
$2Cl^(-)-2ē→(Cl_2)↖(0)$(산화).
총 공정 방정식:
$Na^(+)+ē→(Na)↖(0)|2$
$2Cl^(-)-2ē→(Cl_2)↖(0)|1$
$2Na^(+)+2Cl^(-)=2(Na)↖(0)+(Cl_2)↖(0)$
$2NaCl(→)↖(\text"전기분해")2Na+Cl_2$
금속 나트륨은 음극에서 형성되고 염소 가스는 양극에서 형성됩니다.
기억해야 할 주요 사항은 전기 분해 과정에서 자발적으로 진행될 수 없는 전기 에너지로 인해 화학 반응이 수행된다는 것입니다.
전해질 수용액의 전기분해
더 복잡한 경우는 전해질 용액의 전기분해입니다.
염 용액에는 금속 이온과 산성 잔류물 외에도 물 분자가 있습니다. 따라서 전극에 대한 공정을 고려할 때 전기 분해에 대한 참여를 고려해야 합니다.
전해질 수용액의 전기 분해 생성물을 결정하기 위해 다음 규칙이 있습니다.
1. 음극에서의 공정음극이 만들어지는 재료에 의존하지 않고 전기화학적 일련의 전압에서 금속(전해질 양이온)의 위치에 의존하며 다음과 같은 경우:
1.1. 전해질 양이온은 $Al$을 포함하는 시리즈의 시작 부분에서 전압 시리즈에 위치하며, 그 다음 물 환원 과정이 음극에서 진행됩니다(수소 $H_2$가 방출됨). 금속 양이온은 환원되지 않고 용액에 남아 있습니다.
1.2. 전해질 양이온은 알루미늄과 수소 사이의 일련의 전압에 있으며 금속 이온과 물 분자는 모두 음극에서 환원됩니다.
1.3. 전해질 양이온은 수소 이후의 전압 계열에 있으며 금속 양이온은 음극에서 환원됩니다.
1.4. 용액에 서로 다른 금속의 양이온이 포함된 다음 일련의 전압에서 오른쪽에 있는 금속 양이온이 먼저 복원됩니다.
음극 공정
2. 양극에서의 공정양극의 재료와 음이온의 성질에 따라 다릅니다.
양극 공정
2.1. 만약에 양극 용해(철, 아연, 구리, 은 및 전기 분해 중에 산화되는 모든 금속), 양극 금속은 음이온의 성질에 관계없이 산화됩니다.
2.2. 만약에 양극이 녹지 않는다(비활성 - 흑연, 금, 백금이라고 함) 다음과 같습니다.
) 소금 용액의 전기 분해 중 무산소산 (불화물을 제외하고) 음이온은 애노드에서 산화된다.
b) 소금 용액의 전기 분해 중 산화된 산 및 불화물물 산화 과정이 양극에서 진행 중입니다($O_2$가 방출됨). 음이온은 산화되지 않고 용액에 남아 있습니다.
c) 산화 능력에 따른 음이온은 다음과 같은 순서로 배열됩니다.
특정 상황에서 이러한 규칙을 적용해 보겠습니다.
양극이 불용성이고 양극이 가용성이면 염화나트륨 용액의 전기분해를 고려하십시오.
1) 양극 불용성(예: 흑연).
용액에서 전해 해리 과정이 발생합니다.
요약 방정식:
$2H_2O+2Cl^(-)=H_2+Cl_2+2OH^(-)$.
용액에 $Na^(+)$ 이온의 존재를 고려하여 분자 방정식을 구성합니다.
2) 양극 녹는(예: 구리):
$NaCl=Na^(+)+Cl^(-)$.
양극이 용해되면 양극 금속이 산화됩니다.
$Cu^(0)-2ē=Cu^(2+)$.
$Cu^(2+)$ 양이온은 전압 계열에서 ($H^(+)$) 다음에 오기 때문에 음극에서 환원됩니다.
용액에서 $NaCl$의 농도는 변하지 않습니다.
황산구리(II) 용액의 전기분해를 고려하십시오. 불용성 양극:
$Cu^(2+)+2ē=Cu^(0)|2$
$2H_2O-4ē=O_2+4H^(+)|1$
총 이온 방정식:
$2Cu^(2+)+2H_2O=2Cu^(0)+O_2+4H^(+)$
용액에서 $SO_4^(2-)$ 음이온의 존재를 고려한 전체 분자 방정식:
수산화 칼륨 용액의 전기 분해를 고려하십시오. 불용성 양극:
$2H_2O+2ē=H_2+2OH^(-)|2$
$4OH^(-)-4ē=O_2+2H_2O|1$
총 이온 방정식:
$4H_2O+4OH^(-)=2H_2+4OH^(-)+O_2+2H_2O$
전체 분자 방정식:
$2H_2O(→)↖(\text"전기분해")2H_2+O_2$
이 경우 물의 전기 분해 만 발생하는 것으로 나타났습니다. 용액 $H_2SO_4, NaNO_3, K_2SO_4$ 등의 전기분해의 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있습니다.
용융물 및 물질 용액의 전기분해는 산업계에서 널리 사용됩니다.
- 금속을 얻으려면 (알루미늄, 마그네슘, 나트륨, 카드뮴은 전기 분해로만 얻습니다).
- 수소, 할로겐, 알칼리 생산용.
- 금속 정제 - 정제 (구리, 니켈, 납의 정제는 전기 화학적 방법으로 수행됨).
- 부식으로부터 금속을 보호하기 위해(크롬, 니켈, 구리, 은, 금) — 전기도금.
- 금속 사본, 기록을 얻으려면 - 전기식.
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USE 결과는 "전기분해"라는 주제에 대한 작업이 졸업생에게 여전히 어렵다는 것을 보여줍니다. 학교 교과 과정에서 이 주제의 연구에 할당된 시간이 충분하지 않습니다. 따라서 학생들이 시험을 준비할 때 이 문제를 매우 자세하게 공부할 필요가 있습니다. 전기 화학의 기초 지식은 졸업생이 시험에 합격하고 고등 교육 기관에서 계속 교육하는 데 도움이 됩니다. "전기 분해"라는 주제를 충분한 수준에서 공부하려면 시험에 합격한 졸업생과 함께 준비 작업을 수행해야 합니다. : - "전기분해" 주제에서 기본 개념의 정의를 고려합니다. - 전기분해 용융 및 전해질 용액의 과정을 분석합니다. - 음극에서 양이온의 환원과 양극에서 음이온의 산화에 대한 규칙을 수정합니다. 용액의 전기 분해 중 물 분자의 역할) - 전기 분해 과정(음극 및 양극 과정)에 대한 방정식을 작성하는 기술 형성 - 학생들에게 기본 수준( 작업), 높은 수준 및 높은 수준의 표준 작업을 수행하도록 가르칩니다. 복잡성의. 전기분해- 용액에서 발생하는 산화 환원 과정 및 직류 전류의 통과로 전해질의 용융. 전해질의 용액이나 용융물에서는 이온으로 해리됩니다. 전류를 인가하면 이온이 방향성 운동을 하고 전극 표면에서 산화환원 과정이 일어날 수 있다. 양극- 양극, 산화 공정이 진행 중입니다.
음극은 음극이며 복구 과정이 진행 중입니다.
용융 전기 분해알루미늄(포함)까지의 일련의 전압에 위치한 활성 금속을 얻는 데 사용됩니다.
염화나트륨 용융물의 전기분해
K(-) Na + + 1e -> Na 0
A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0
2NaCl(전류) -> 2Na + Cl 2 (용융 전기분해 전용).
알루미늄은 용융된 빙정석(Na 3 AlF 6 )에 있는 산화알루미늄 용액을 전기분해하여 얻습니다.
2Al 2 O 3 (전자전류) -> 4Al + 3O 2
K(-)Al 3+ +3e‾ ->Al
A(+)2O 2‾ -2e‾ ->O 2
수산화칼륨 용융물의 전기분해.
KOH->K + +OH‾
K(-) K + + 1e -> K 0
A(+) 4OH - - 4e -> O 2 O + 2H 2 O
4KOH(전류) -> 4K 0 + O 2 0 + 2H 2 O
수용액의 전기분해는 이 경우 전극에서 물 분자가 환원되거나 산화될 수 있기 때문에 더 어렵습니다.
염 수용액의 전기분해전극 공정의 음극과 양극에서 물 분자가 참여할 수 있기 때문에 더 복잡합니다.
수용액의 전기 분해 규칙.
음극에서:
1. 리튬에서 알루미늄(포함) 및 양이온에 이르는 일련의 금속 전압에 위치한 양이온 NH4 +복원되지 않고 대신 물 분자가 복원됩니다.
2H 2 O + 2e->H 2 + 2OH -
2. 알루미늄에서 수소로 이어지는 일련의 전압에 위치한 양이온은 물 분자와 함께 환원될 수 있습니다.
2H 2 O + 2e->H 2 + 2OH -
Zn2+ + 2e->아연 0
3. 수소가 완전히 회복된 후 일련의 전압에 위치한 양이온: Ag + + 1e->Ag 0
4. 수소 이온은 산성 용액에서 환원됩니다. 2시간 + + 2e->H2
양극:
1. 산소 함유 음이온 및 에프--산화하지 마십시오. 대신 물 분자가 산화됩니다.
2H 2 O - 4e->O 2 + 4H +
2.황, 요오드, 브롬, 염소의 음이온(이 순서대로)은 단순 물질로 산화됩니다.
2Cl - - 2e->클 2 0초 2- - 2e->S0
3. 수산화물 이온은 알칼리 용액에서 산화됩니다.
4OH - - 4e->O 2 + 2H 2 O
4. 음이온은 카르복실산 염 용액에서 산화됩니다.
2 R - SOO - - 2e->R - R + 2CO 2
5. 가용성 양극을 사용할 때 양극 자체는 양극이 만들어지는 금속 원자의 산화로 인해 전자를 외부 회로로 보냅니다.
Cu 0 - 2e->2+
전해질 수용액의 전기분해 공정의 예
실시예 1 K 2 SO 4 -> 2K + + SO 4 2-
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +
전기분해의 일반 방정식: 2H 2 O (el. current) -> 2 H 2 + O 2
실시예 2. NaCl ->Na + +Cl‾
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0
2NaCl + 2H 2 O(전류) -> H 2 + 2NaOH + Cl 2
예 3. Cu SO 4 -> Cu 2+ + SO 4 2-
K(-) Cu 2+ + 2e‾ -> Cu
A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +
일반 전기분해 방정식: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O (el. current) -> 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4
예 4. CH 3 COONa->CH 3 COO‾ +Na +
K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -
A(+)2CH 3 COO‾– 2e‾ ->C 2 H 6 +2CO 2
일반 전기분해 방정식:
CH 3 COONa + 2H 2 O(전류) -> H 2 + 2NaHCO 3 + C 2 H 6
기본 복잡성 수준의 작업
"용해물 및 염 용액의 전기 분해"주제에 대한 테스트. 일련의 금속 응력".
1. 알칼리는 수용액에서 전기 분해 생성물 중 하나입니다.
1) KCI 2) CuSO4 3) FeCl2 4) AgNO3
2. 질산칼륨 수용액을 전기분해하는 동안 양극에서 다음이 방출됩니다. 1) 약 2 2) NO 2 3) N 2 4) H 23. 수용액의 전기분해 동안 수소가 형성된다: 1) 칼슘 2 2) CuSO 4 3) Hg(NO 3) 2 4) AgNO 34 사이에서 반응이 가능합니다. 1) Ag와 K 2 SO 4(용액) 2) Zn 및 KCl(용액) 3) 마그네슘 및 SnCI 2(용액) 4) Ag 및 CuSO 4 (용액) 5. 음극에서 요오드화나트륨 용액을 전기분해하는 동안 용액의 리트머스 색상: 1) 빨간색 2 ) 푸른 3) 보라색 4) 노란색6. 불화칼륨 수용액을 전기분해하는 동안 음극에서 다음이 방출됩니다. 1) 수소 2) 불화수소 3) 불소 4) 산소
"전기 분해"주제에 대한 작업
1. 20% 일반염 용액 400g의 전기분해는 음극에서 11.2리터(n.o.)의 가스가 방출되었을 때 중지되었습니다. 원래 염의 분해 정도(%)는 다음과 같습니다.
1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18
문제의 해결책.우리는 전기 분해 반응 방정식을 작성합니다 : 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOHm (NaCl) \u003d 400 ∙ 0.2 \u003d 80g의 소금이 용액에 존재했습니다. ν (H 2) \u003d 11.2 / 03d4 \u0 0.5 mol ν(NaCl)=0.5∙2=1 mol(NaCl)= 1∙58.5=58.5g의 염이 전기분해 중 분해됨 염분해도 58.5/80=0.73 또는 73%.답: 소금의 73%가 분해되었습니다.
2. 염이 완전히 소모될 때까지 10% 황산크롬(III) 용액 200g을 전기분해합니다(금속이 음극에서 방출됨). 사용된 물의 질량(g)은 다음과 같습니다.
1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52
문제의 해결책.우리는 전기 분해 반응 방정식을 작성합니다. 2Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O → 4Cr + 3O 2 + 6H 2 SO 4m (Cr 2 (SO 4) 3) \u003d 200 ∙ 0.1 \u003d 20g ν (Cr 2 ( SO 4) 3) \u003d 20 / 392 \u003d 0.051 mol ν (H 2 O) \u003d 0.051 ∙ 3 \u003d 0.153 mol (H 2 O) \u003d 0.153 18 \u003 gd 2.763복잡성이 증가된 작업 B3
1. 염 공식과 수용액의 전기분해 동안 양극에서 발생하는 공정 방정식 사이의 대응 관계를 설정하십시오.
3. 염 공식과 수용액의 전기분해 동안 음극에서 발생하는 공정 방정식 사이의 대응 관계를 설정하십시오.
5. 물질의 이름과 수용액의 전기분해 생성물 사이의 일치성을 설정합니다.
답변: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145. 따라서 졸업생들은 전기분해라는 주제를 공부하여 이 부분을 잘 마스터하고 시험에서 좋은 결과를 보입니다. 자료 연구에는 이 주제에 대한 프레젠테이션이 수반됩니다.환원이 일어나는 전극을 음극이라고 합니다.
산화가 일어나는 전극은 양극이다.
HCl, HBr, HI, H 2 S(불화수소 또는 불화수소 - HF 제외)와 같은 무산소산의 용융염을 전기분해하는 동안 발생하는 과정을 고려하십시오.
용융물에서 이러한 염은 금속 양이온과 산 잔류물의 음이온으로 구성됩니다.
예를 들어, NaCl = Na + + Cl -
음극에서: 나 + + ē = 나 금속성 나트륨이 형성됨(일반적으로 염의 일부인 금속)
양극: 2Cl - - 2ē \u003d Cl 2 기체 염소가 형성됨(일반적으로 산 잔류물의 일부인 할로겐 - 불소 또는 황 제외)
전해액의 전기분해 과정에서 일어나는 과정을 살펴보자.
전극에서 일어나는 과정은 표준 전극 전위와 전해질 농도의 값에 의해 결정됩니다(Nernst 방정식). 학교 과정은 전해질 농도에 대한 전극 전위의 의존성을 고려하지 않으며 표준 전극 전위의 수치를 사용하지 않습니다. 학생들이 일련의 금속의 전기화학적 강도(금속의 활동 계열)에서 Me + n / Me 쌍의 표준 전극 전위 값:
- 왼쪽에서 오른쪽으로 증가
- 수소까지의 행에 있는 금속은 이 양의 음수 값을 가집니다.
- 수소, 반응에 의해 환원될 때 2H + + 2ē \u003d H 2, (즉, 산에서) 표준 전극 전위가 0인 값을 가짐
- 수소 다음 행의 금속은 이 양의 양수 값을 가집니다.
! 반응에 따른 환원 중 수소:
2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + H 2 , (즉, 중성 환경의 물에서) 표준 전극 전위의 음수 값 -0.41
양극 물질은 용해성(철, 크롬, 아연, 구리, 은 및 기타 금속) 및 불용성 - 불활성 -(석탄, 흑연, 금, 백금)일 수 있으므로 용액에는 양극이 용해될 때 형성된 이온이 포함됩니다.
나 - nē = 나 + n
생성된 금속 이온은 전해질 용액에 존재하며 이들의 전기화학적 활성도 고려해야 합니다.
이를 기반으로 음극에서 발생하는 프로세스에 대해 다음 규칙을 정의할 수 있습니다.
1. 전해질 양이온은 알루미늄을 포함한 금속 전압의 전기 화학 시리즈에 위치하며 물 환원 과정이 진행 중입니다.
2H 2 O + 2ē \u003d 2OH -+H2
금속 양이온은 음극 공간에서 용액에 남아 있습니다.
2. 전해질 양이온은 알루미늄과 수소 사이에 위치하며 전해질의 농도에 따라 물 환원 과정 또는 금속 이온 환원 과정이 일어납니다. 작업에 농도가 지정되지 않았으므로 가능한 두 프로세스가 모두 기록됩니다.
2H 2 O + 2ē \u003d 2OH -+H2
나 + n + nē = 나
3. 전해질 양이온 - 이들은 수소 이온입니다. 전해질은 산성이다. 수소 이온이 복원됩니다.
2H + + 2ē \u003d H 2
4. 전해질 양이온은 수소 뒤에 위치하며, 금속 양이온은 환원됩니다.
나 + n + nē = 나
양극에서의 공정은 양극의 재료와 음이온의 성질에 따라 다릅니다.
1. 양극이 용해되면(예: 철, 아연, 구리, 은) 양극 금속이 산화됩니다.
나 - nē = 나 + n
2. 양극이 불활성인 경우, 즉 불용성(흑연, 금, 백금):
a) 무산소산 염 용액의 전기분해 동안(불화물 제외), 음이온은 산화된다.
2Cl - - 2ē \u003d Cl 2
2Br - - 2ē \u003d Br 2
2I - - 2ē \u003d I 2
시즌2 - - 2ē = S
b) 알칼리 용액의 전기분해 동안 수산화기 OH의 산화 과정 - :
4OH - - 4ē \u003d 2H 2 O + O 2
c) HNO 3 , H 2 SO 4 , H 2 CO 3 , H 3 PO 4 및 불화물과 같은 산소 함유 산의 염 용액의 전기분해 동안 물이 산화됩니다.
2H 2 O - 4ē \u003d 4H + + O 2
d) 아세테이트(아세트산 또는 에탄산 염)의 전기분해 동안 아세테이트 이온은 에탄 및 일산화탄소(IV) - 이산화탄소로 산화됩니다.
2SN 3 수 - - 2ē \u003d C 2 H 6 + 2CO 2
작업 예.
1. 수용액을 전기분해하는 동안 불활성 양극에 형성된 생성물과 염 공식 사이의 대응 관계를 설정합니다.
소금 공식
가) NiSO 4
나) 염화나트륨 4
나) LiCl
D) RbBr
양극 제품
1) S 2) SO 2 3) Cl 2 4) O 2 5) H 2 6) Br 2
해결책:
작업이 불활성 양극을 지정하기 때문에 염의 해리 중에 형성된 산성 잔류물로 발생하는 변화만 고려합니다.
그래서 4 2 - 산소 함유 산의 산 잔기. 물이 산화되고 산소가 방출됩니다. 답변 4
ClO4 - 산소 함유 산의 산 잔기. 물이 산화되고 산소가 방출됩니다. 답변 4.
클 - 무산소 산의 산 잔류물. 산 잔류물 자체의 산화 과정이 있습니다. 염소가 방출됩니다. 답변 3.
브르 - 무산소 산의 산 잔류물. 산 잔류물 자체의 산화 과정이 있습니다. 브롬이 방출됩니다. 답변 6.
일반 응답: 4436
2. 염 공식과 수용액의 전기분해 동안 음극에 형성된 생성물 사이의 대응 관계를 설정합니다.
소금 공식
가) 알루미늄(NO 3) 3
나) 수은(NO3) 2
나) 구리(NO 3) 2
라) 나노3
양극 제품
1) 수소 2) 알루미늄 3) 수은 4) 구리 5) 산소 6) 나트륨
해결책:
작업이 음극을 지정하기 때문에 염의 해리 중에 형성된 금속 양이온으로 발생하는 변화만 고려합니다.
알 3+ 금속 전압의 전기 화학 시리즈에서 알루미늄의 위치에 따라(시리즈 시작부터 알루미늄 포함까지) 감수 과정이 진행됩니다. 수소가 방출됩니다. 답변 1.
Hg2+ 수은의 위치(수소 후)에 따라 수은 이온의 환원 과정이 일어납니다. 수은이 형성됩니다. 답변 3.
Cu2+ 구리의 위치(수소 후)에 따라 구리 이온의 환원 과정이 진행됩니다. 답변 4.
나+ 나트륨의 위치에 따라 (시리즈 시작부터 알루미늄 포함까지) 감수 과정이 진행됩니다. 답변 1.
일반 답변: 1341
염 공식과 수용액의 전기분해 동안 불활성 양극에 형성된 생성물 사이의 대응 관계를 설정하십시오. 문자로 표시된 각 위치에 대해 숫자로 표시된 해당 위치를 선택하십시오.
| 소금 공식 | 양극 제품 | |
| ㅏ | 비 | V | G |
해결책.
불활성 양극에서 염, 알칼리 및 산 수용액의 전기분해:
산소 함유 산의 염 또는 불산의 염인 경우 물이 배출되고 산소가 방출됩니다.
알칼리인 경우 수산화물 이온이 방출되고 산소가 방출됩니다.
염의 일부인 산잔류물이 배출되고, 무산소산의 염(제외)이면 해당 단체가 방출된다.
카르복실산 염의 전기 분해 과정은 특별한 방식으로 발생합니다.
답: 3534.
답: 3534
출처: Yandex: 화학 분야의 USE 교육 작업. 옵션 1.
물질의 공식과 수용액의 전기 분해 동안 음극에 형성된 생성물 사이의 대응 관계를 설정하십시오. 문자로 표시된 각 위치에 대해 숫자로 표시된 해당 위치를 선택하십시오.
| 물질 공식 | 전기분해 제품, 음극에서 생산 |
|
응답으로 숫자를 적어 문자에 해당하는 순서로 배열하십시오.
| ㅏ | 비 | V | G |
해결책.
염 수용액을 전기분해하는 동안 음극에서 다음이 방출됩니다.
알루미늄의 왼쪽에 있는 일련의 금속 응력에 있는 금속의 염인 경우 수소;
금속, 수소의 오른쪽에 일련의 금속 전압에 있는 금속의 염인 경우;
금속과 수소, 알루미늄과 수소 사이의 일련의 금속 전압에서 금속의 염인 경우.
답: 3511.
답: 3511
출처: Yandex: 화학 분야의 USE 교육 작업. 옵션 2.
염 공식과 수용액의 전기분해 동안 불활성 양극에 형성된 생성물 사이의 대응 관계를 설정하십시오. 문자로 표시된 각 위치에 대해 숫자로 표시된 해당 위치를 선택하십시오.
| 소금 공식 | 양극 제품 | |
응답으로 숫자를 적어 문자에 해당하는 순서로 배열하십시오.
| ㅏ | 비 | V | G |
해결책.
산소 함유 산과 불화물의 염 수용액을 전기 분해하는 동안 물에서 산소가 산화되어 양극에서 산소가 방출됩니다. 무산소산 수용액을 전기분해하는 동안 산 잔류물이 산화됩니다.
답: 4436.
답: 4436
물질의 공식과이 물질의 수용액을 전기 분해하여 불활성 양극에 형성되는 생성물 사이의 대응 관계를 설정하십시오. 문자로 표시된 각 위치에 대해 숫자로 표시된 해당 위치를 선택하십시오.
| 물질 공식 | 양극 제품 |
2) 황산화물(IV) 3) 일산화탄소(IV) 5) 산소 6) 산화질소(IV) |
응답으로 숫자를 적어 문자에 해당하는 순서로 배열하십시오.
| ㅏ | 비 | V | G |
전기분해란? 이 질문에 대한 답을 더 쉽게 이해하기 위해 직류의 모든 소스를 상상해 봅시다. 모든 DC 소스에 대해 항상 양극과 음극을 찾을 수 있습니다.
전극이라고 하는 두 개의 내화학성 전기 전도성 판을 연결해 보겠습니다. 양극에 연결된 판을 양극이라고 하고 음극에 연결된 판을 음극이라고 합니다.
염화나트륨은 전해질이며 녹으면 나트륨 양이온과 염화물 이온으로 해리됩니다.
NaCl \u003d Na + + Cl -
분명히, 음으로 하전된 염소 음이온은 양으로 하전된 전극(애노드)으로 이동하고 양으로 하전된 Na + 양이온은 음으로 하전된 전극(음극)으로 이동합니다. 결과적으로 Na + 양이온과 Cl - 음이온이 모두 방출됩니다. 즉, 중성 원자가됩니다. 방전은 Na + 이온의 경우 전자 획득, Cl - 이온의 경우 전자 손실을 통해 발생합니다. 즉, 프로세스는 음극에서 진행됩니다.
나 + + 1e - = 나 0 ,
그리고 양극에서:
Cl - - 1e - = Cl
각 염소 원자에는 짝을 이루지 않은 전자가 있기 때문에 단일 존재는 바람직하지 않으며 염소 원자는 두 개의 염소 원자 분자로 결합됩니다.
Сl∙ + ∙Cl \u003d Cl 2
따라서 전체적으로 양극에서 발생하는 프로세스는 다음과 같이 더 정확하게 작성됩니다.
2Cl - - 2e - = Cl 2
즉, 우리는 다음을 가지고 있습니다:
음극: Na + + 1e − = Na 0
양극: 2Cl - - 2e - = Cl 2
전자 저울을 요약하자면 다음과 같습니다.
Na + + 1e − = Na 0 |∙2
2Cl − − 2e − = Cl 2 |∙1<
두 방정식의 좌변과 우변을 더하십시오. 반쪽 반응, 우리는 다음을 얻습니다.
2Na + + 2e − + 2Cl − − 2e − = 2Na 0 + Cl 2
대수학에서와 같은 방식으로 두 개의 전자를 줄이면 전기 분해의 이온 방정식을 얻습니다.
2NaCl(l.) => 2Na + Cl 2
이론적인 관점에서 볼 때 위에서 고려한 경우가 가장 단순하다. 염화나트륨 용융물에서는 양전하를 띤 이온 중 나트륨 이온만 있고, 음전하를 띤 이온 중에는 염소 음이온만 있기 때문이다.
다시 말해서, Na + 양이온과 Cl - 음이온 모두 캐소드와 애노드에 대한 "경쟁자"가 없었습니다.
예를 들어 염화나트륨의 용융물 대신 수용액에 전류가 흐르면 어떻게 될까요? 이 경우 염화나트륨의 해리도 관찰되지만 수용액에서 금속성 나트륨의 형성은 불가능해진다. 결국 우리는 알칼리 금속의 대표적인 물질인 나트륨이 물과 매우 격렬하게 반응하는 매우 활동적인 금속이라는 것을 알고 있습니다. 이러한 조건에서 나트륨을 환원할 수 없다면 음극에서 환원되는 것은 무엇입니까?
물 분자의 구조를 기억합시다. 쌍극자입니다. 즉, 음극과 양극이 있습니다.
캐소드 표면과 애노드 표면 모두에 "접착"할 수 있는 것은 이 속성 때문입니다.
다음 프로세스가 발생할 수 있습니다.
2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2
2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +
따라서 전해질 용액을 고려하면 전해질의 해리 중에 형성된 양이온과 음이온이 음극에서 환원되고 양극에서 산화를 위해 물 분자와 경쟁한다는 것을 알 수 있습니다.
그렇다면 음극과 양극에서는 어떤 과정이 일어날까요? 전해질의 해리 또는 물 분자의 산화/환원 과정에서 형성된 이온의 방출? 아니면 이 모든 과정이 동시에 일어날까요?
전해질의 종류에 따라 수용액을 전기분해하는 동안 다양한 상황이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 알칼리, 알칼리 토금속, 알루미늄 및 마그네슘의 양이온은 이들의 환원이 각각 알칼리, 알칼리 토금속, 알루미늄 또는 마그네슘, 즉 알칼리, 알칼리 토금속, 즉 마그네슘을 생성해야 하기 때문에 수중 환경에서 단순히 환원될 수 없습니다. 물과 반응하는 금속.
이 경우 음극에서 물 분자의 환원만이 가능합니다.
다음 원칙에 따라 전해질 용액을 전기분해하는 동안 음극에서 어떤 과정이 일어나는지 기억할 수 있습니다.
1) 전해질이 금속 양이온으로 구성되어 있고 정상적인 조건에서 자유 상태에서 물과 반응하면 음극에서 다음 과정이 발생합니다.
2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2
이것은 Al 활동 시리즈의 시작 부분에 있는 금속에 적용됩니다.
2) 전해질이 자유 형태로 물과 반응하지 않지만 비산화성 산과 반응하는 금속 양이온으로 구성된 경우 금속 양이온과 물 분자의 환원이라는 두 가지 과정이 동시에 발생합니다.
나 n+ + ne = 나 0
이러한 금속에는 활동 계열에서 Al과 H 사이의 금속이 포함됩니다.
3) 전해질이 비산화성 산과 반응하지 않는 수소 양이온(산) 또는 금속 양이온으로 구성된 경우 전해질 양이온만 복원됩니다.
2H + + 2e - \u003d H 2 - 산의 경우
Me n + + ne = Me 0 - 소금의 경우
한편, 양극에서의 상황은 다음과 같다.
1) 전해질에 무산소 산 잔기의 음이온 (F - 제외)이 포함되어 있으면 양극에서 산화 과정이 일어나고 물 분자는 산화되지 않습니다. 예를 들어:
2Cl - - 2e \u003d Cl 2
S 2- − 2e = S o
불소 이온은 수용액에서 불소를 형성할 수 없기 때문에 양극에서 산화되지 않음(물과 반응)
2) 전해질에 수산화 이온(알칼리)이 포함되어 있으면 물 분자 대신 산화됩니다.
4OH - - 4e - \u003d 2H 2 O + O 2
3) 전해질이 산소 함유 산 잔기(유기산 잔기 제외) 또는 양극에 불소 이온(F -)을 포함하는 경우 물 분자를 산화시키는 과정이 발생합니다.
2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +
4) 양극에 카르복실산의 산성 잔기가 있는 경우 다음과 같은 과정이 일어난다.
2RCOO - - 2e - \u003d R-R + 2CO 2
다양한 상황에 대한 전기분해 방정식 작성을 연습해 봅시다.
예 #1
염화아연 용융물을 전기분해하는 동안 음극과 양극에서 일어나는 과정에 대한 방정식과 일반 전기분해 방정식을 쓰십시오.
해결책
염화 아연이 녹으면 해리됩니다.
ZnCl 2 \u003d Zn 2+ + 2Cl -
또한, 전해를 받는 것은 수용액이 아니라 염화아연 용융물이라는 사실에 주의해야 합니다. 즉, 옵션이 없으면 음극에서는 아연 양이온의 환원만, 양극에서는 염화물 이온의 산화만 일어날 수 있습니다. 물 분자 없음
음극: Zn 2+ + 2e − = Zn 0 |∙1
양극: 2Cl − − 2e − = Cl 2 |∙1
ZnCl 2 \u003d Zn + Cl 2
예 #2
염화아연 수용액을 전기분해하는 동안 음극과 양극에서 일어나는 과정에 대한 방정식과 일반 전기분해 방정식을 쓰시오.
이 경우 수용액은 전기분해되기 때문에 이론적으로 물 분자는 전기분해에 참여할 수 있다. 아연은 Al과 H 사이의 활성 계열에 위치하므로 아연 양이온과 물 분자의 환원이 모두 음극에서 발생합니다.
2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2
Zn 2+ + 2e - = Zn 0
염화물 이온은 무산소 산 HCl의 산성 잔류물이므로 양극에서의 산화 경쟁에서 염화물 이온이 물 분자보다 "승리"합니다.
2Cl - - 2e - = Cl 2
이 특별한 경우, 음극에서 방출되는 수소와 아연의 비율을 알 수 없기 때문에 전체 전기분해 방정식을 쓰는 것은 불가능합니다.
예 #3
질산구리 수용액을 전기분해하는 동안 음극과 양극에서 일어나는 과정에 대한 방정식과 일반 전기분해 방정식을 쓰시오.
용액의 질산 구리는 해리 상태입니다.
Cu(NO 3) 2 \u003d Cu 2+ + 2NO 3 -
구리는 수소 오른쪽의 활성 계열에 속합니다. 즉, 구리 양이온은 음극에서 환원됩니다.
구리 2+ + 2e - = 구리 0
질산염 이온 NO 3 - 산소 함유 산 잔기로 양극에서의 산화에서 질산염 이온이 물 분자와 경쟁하여 "잃습니다".
2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +
이런 식으로:
음극: Cu 2+ + 2e − = Cu 0 |∙2
2Cu 2+ + 2H 2 O = 2Cu 0 + O 2 + 4H +
첨가의 결과로 얻은 방정식은 전기 분해의 이온 방정식입니다. 완전한 분자 전기분해 방정식을 얻으려면 생성된 이온 방정식의 왼쪽과 오른쪽에 4개의 질산염 이온을 반대 이온으로 추가해야 합니다. 그러면 다음을 얻을 수 있습니다.
2Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O = 2Cu 0 + O 2 + 4HNO 3
예 #4
아세트산칼륨 수용액을 전기분해하는 동안 음극과 음극에서 일어나는 과정에 대한 방정식과 일반 전기분해 방정식을 쓰시오.
해결책:
수용액의 칼륨 아세테이트는 칼륨 양이온과 아세테이트 이온으로 해리됩니다.
CH 3 쿡 \u003d CH 3 COO − + K +
칼륨은 알칼리 금속입니다. 맨 처음에 전압의 전기화학적 계열에 있습니다. 이것은 양이온이 음극에서 방전될 수 없음을 의미합니다. 대신 물 분자가 복원됩니다.
2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2
위에서 언급한 바와 같이, 카르복실산의 산 잔기는 양극에서 물 분자로부터의 산화 경쟁에서 "승리"합니다.
2CH 3 COO - - 2e - \u003d CH 3 -CH 3 + 2CO 2
따라서 전자 균형을 요약하고 음극과 양극에서 반쪽 반응의 두 방정식을 추가하면 다음을 얻습니다.
음극: 2H 2 O + 2e − = 2OH − + H 2 |∙1
양극: 2CH 3 COO - - 2e - \u003d CH 3 -CH 3 + 2CO 2 | ∙ 1
2H 2 O + 2CH 3 COO - \u003d 2OH - + H 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2
우리는 이온 형태의 완전한 전기 분해 방정식을 얻었습니다. 방정식의 왼쪽과 오른쪽에 두 개의 칼륨 이온을 추가하고 반대 이온을 추가하면 분자 형태의 완전한 전기 분해 방정식을 얻습니다.
2H 2 O + 2CH 3 COOK \u003d 2KOH + H 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2
예 #5
황산 수용액의 전기분해 과정에서 음극과 양극에서 일어나는 과정에 대한 방정식과 일반 전기분해 방정식을 쓰시오.
황산은 수소 양이온과 황산 이온으로 해리됩니다.
H 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-
황산 이온은 산소 함유 산 잔기이기 때문에 수소 양이온 H +는 음극에서 환원되고 물 분자는 양극에서 산화됩니다.
음극: 2Н + + 2e − = H 2 |∙2
양극: 2H 2 O - 4e - = O 2 + 4H + |∙1
4H + + 2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 + 4H +
방정식의 왼쪽과 오른쪽 및 왼쪽에서 수소 이온을 줄이면 황산 수용액의 전기 분해 방정식을 얻습니다.
2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2
알 수 있는 바와 같이, 황산 수용액의 전기분해는 물의 전기분해로 환원된다.
예 #6
수산화나트륨 수용액을 전기분해할 때 음극과 음극에서 일어나는 과정에 대한 방정식과 일반 전기분해 방정식을 쓰시오.
수산화나트륨의 해리:
NaOH = Na + + OH -
나트륨은 매우 활성이 높은 금속이기 때문에 음극에서는 물 분자만 환원되고 양극에서는 수산화물 이온만 환원됩니다.
음극: 2H 2 O + 2e − = 2OH − + H 2 |∙2
양극: 4OH − − 4e − = O 2 + 2H 2 O |∙1
4H 2 O + 4OH - \u003d 4OH - + 2H 2 + O 2 + 2H 2 O
왼쪽과 오른쪽에 있는 물 분자 2개와 수산화 이온 4개를 환원하면 황산의 경우와 같이 수산화나트륨 수용액의 전기분해가 물의 전기분해로 환원된다는 결론에 도달합니다.
