1 / 15

DANE INFORMACYJNE

DANE INFORMACYJNE. Nazwa szkoły: Liceum Ogólnokształcące im. Bogusława X w Białogardzie ID grupy: 97/58_mf_g1 Opiekun: Ewa Jacewicz Kompetencja: matematyczno-fizyczna Temat projektowy: Elektroliza Semestr/rok szkolny: Semestr I / 2011/2012. Historia elektrolizy.

zandra
Download Presentation

DANE INFORMACYJNE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. DANE INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Liceum Ogólnokształcące im. Bogusława X w Białogardzie • ID grupy: 97/58_mf_g1 • Opiekun: Ewa Jacewicz • Kompetencja: matematyczno-fizyczna • Temat projektowy: • Elektroliza • Semestr/rok szkolny: • Semestr I / 2011/2012

  2. Historia elektrolizy W 1803 roku A. Carlisle, W. Nicholson i H. Davy, badacze angielscy, zaobserwowali, że pod wpływem działania prądu wytworzonego w ogniwie, woda ulega rozkładowi. Oznaczało to, że procesy chemiczne można wymusić za pomocą prądu elektrycznego.

  3. Definicja elektrolizy • Elektroliza jest to całokształt zjawisk (szereg reakcji utleniania i redukcji) wywołanych przepływem prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitów lub ich formę stopioną. • Elektroliza jest procesem wymuszonym napięciem przyłożonym z zewnątrz. Najniższe napięcie zewnętrznego źródła prądu stałego niezbędne potrzebne do wywołania reakcji elektrodowej to napięcie rozkładowe. Jest ono równe co najmniej sile elektromotorycznej ogniwa w którym zachodzi reakcja samorzutnie analogiczna reakcja ale w kierunku przeciwnym.

  4. Zjawiska elektrolizy 1) procesy transportu (wędrówka jonów do elektrod), 2) procesy przejścia ładunku (między elektrodami a składnikami roztworu: na elektrodzie ujemnej (katodzie) zachodzi redukcja kationów, na elektrodzie dodatniej (anodzie) - utlenianie anionów), 3) reakcje chemiczne poprzedzające lub następujące po procesach przejścia ładunku. Zjawiskom (1-3) odpowiadają na elektrodach nadnapięcia: dyfuzyjne, aktywacyjne i chemiczne. Wielkość nadnapięcia zależy od materiału elektrody i stanu jej powierzchni, gęstości prądu, rodzaju substancji wydzielanej na elektrodzie, składu roztworu elektrolitu, temperatury.

  5. Definicja elektrody i elektrolizera ELEKTRODY W elektrolizie elektroda dodatnia to anoda (biegną na niej reakcje utleniania), a elektroda ujemna to katoda (biegnie na niej redukcja). ELEKTROLIZER Elektrolizer to urządzenie składające się z dwóch przewodników metalicznych, które są zanurzone w przewodniku jonowym. Przewodniki metaliczne (elektrody) są podłączone do źródła prądu stałego.

  6. Schemat elektrolizy

  7. Opis schematu Proces elektrolizy zachodzi w stopionych solach i roztworach wodnych kwasów, zasad oraz soli i przeprowadzany jest w urządzeniach nazywanych elektrolizerami. Elektrolizery mają inną budowę jak ogniwa galwaniczne. W elektrolizerach w odróżnieniu od ogniwa, elektrody znajdują się w jednym naczyniu zawierającym roztwór jednego elektrolitu. Na rysunku przedstawiono schemat elektrolizera stosowanego do wydzielenia miedzi z roztworu chlorku miedzi (II). Podobnie jak w ogniwie galwanicznym utlenianie zachodzi na anodzie, a redukcja na katodzie. Ruch elektronów od anody do katody odbywa się zewnętrznym przewodnikiem. W roztworze kationy poruszają się w kierunku elektrody zwanej katodą, a ujemnie naładowane aniony przesuwają się w stronę dodatnio naładowanej elektrody zwanej anodą. Jony po osiągnięciu elektrod podlegają następującym reakcjom. anoda: 2Cl-(c) --> Cl2(g) + 2e-katoda: Cu2+(c) + 2e- --> Cu(c)

  8. I prawo elektrolizy Zmiany ilościowe w procesie elektrolizy opisują prawa Faradaya. I prawo elektrolizy: Masa substancji wydzielonej na elektrodzie w wyniku procesu elektrolizy jest wprost proporcjonalna do ładunku przepływającego przez elektrolit: m = k · I · t = k · Q gdzie:k - równoważnik elektrochemicznyI - natężenie prądu, At - czas trwania elektrolizy m - masa substancji wydzielonej na elektrodzie, gQ - ładunek elektryczny, C

  9. II prawo elektrolizy Równoważniki elektrochemiczne substancji k są proporcjonalne do ich równoważników chemicznych R gdzie R jest stosunkiem masy molowej do wartościowości w danego jonu ( R / w), a F 96519 C jest stałą Faradaya, którą można wyrazić za pomocą iloczynu liczby Avogadra i ładunku elementarnego F N e A.

  10. Przykłady elektrolizy Elektroliza rozcieńczonego roztworu NaCl Rozcieńczony wodny roztwór NaCl daje w wyniku elektrolizy wodór i tlen. W procesach elektrodowych rozcieńczonych roztworów elektrolitów reagentami są również cząsteczki wody. Woda reaguje z katodą zdobywając elektrony 2H2O + 2e- --> H2 + OH- W wyniku reakcji katodowej powstaje wydzielający się przy katodzie wodór. Woda reaguje również z anodą tracąc elektrony czyli H+ + OH- + e- --> H + OH- 2H2O --> O2 + 4H+ + 4e- przy czym powstaje wydzielający się przy anodzie tlen. Ogólna reakcja elektrolizy wodnego rozcieńczonego roztworu NaCl ma postać 6H2O --> 2H2 (katoda) + O2 (anoda) + 4H+ + 4OH- Reakcja elektrolizy rozcieńczonego roztworu NaCl polega zasadniczo na rozkładzie wody 2H2O --> 2H2 + O2

  11. Elektroliza wodnego roztworu kwasu Podczas elektrolizy kwasów z reguły przy katodzie wydziela się wodór, a przy anodzie tlen lub inne produkty (np. Cl2 przy HCl).Roztwory kwasów tlenowych (H2SO4, H3PO4, HNO3, H2CO3) dają zawsze tlen i wodór.Jeżeli mamy do czynienia z roztworami rozcieńczonych kwasów, reakcje zachodzące w roztworze mają przebieg taki sam jak dla rozcieńczonych roztworów soli (patrz reakcje elektrodowe dla rozcieńczonych roztworów soli).W przypadku większych stężeń na katodzie mamy do czynienia z reakcją 2H+ + 2e- --> H2 (powstaje wodór) a na anodzie produktem utlenienia anodowego w przypadku anionów kwasów tlenowych jest tlen dostarczany przez jony OH- lub cząsteczki wody a w przypadku kwasów beztlenowych utlenieniu ulegają aniony reszt kwasowych (2Cl- --> Cl2 + 2e-) z wydzieleniem produktu np. chloru.

  12. Elektroliza zasad Jeżeli poddaje się elektrolizie bardzo rozcieńczony roztwór zasady, a do elektrod nie przyłoży się z zewnętrznego źródła prądu zbyt dużego napięcia, to rozkładowi ulega głównie woda; w wyniku reakcji katodowej 2H2O + 2e- --> 2OH- + H2 i wydziela się wodór, natomiast w wyniku reakcji anodowej H2O --> 2H+ + 1/2O2 + 2e- wydziela się tlen, przy czym objętość tworzącego się wodoru jest dwukrotnie większa od objętości tworzącego się tlenu (w tych samych warunkach)W przypadku roztworów stężonych proces anodowy jest następujący: 2OH- --> H2O + 1/2O2 + 2e-

  13. Zastosowanie elektrolizy Elektroliza jest procesem stosowanym na skalę przemysłową m.in. do: produkcji metali: aluminium, litu, sodu, potasu produkcji rozmaitych związków chemicznych, w tym kwasu trifluorooctowego, wodorotlenku sodu, potasu, chloranu sodu i chloranu potasu produkcji gazów: wodoru, chloru i tlenu. galwanizacji - pokrywanie cienką warstwą metalu innego metalu Aparaty do przeprowadzania elektrolizy nazywane są elektrolizerami.

More Related