Номер 4, страница 23 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 7. Электрический ток в электролитах. Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 4, страница 23.

4. Какое физическое явление называют электролизом?

Электролизом называют физико-химическое явление, представляющее собой совокупность окислительно-восстановительных реакций, которые протекают на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Электролит — это вещество, которое в растворенном или расплавленном состоянии проводит электрический ток за счет наличия свободных ионов.

Процесс происходит в специальном устройстве — электролитической ячейке (электролизере), которая состоит из следующих основных частей:

• Электролит: раствор или расплав вещества (соли, кислоты или щелочи), диссоциирующего на ионы.
• Электроды: два проводника, погруженные в электролит и подключенные к источнику постоянного тока.
  • Катод — отрицательно заряженный электрод, к которому движутся положительно заряженные ионы (катионы). На катоде происходит процесс восстановления (присоединение электронов).
  • Анод — положительно заряженный электрод, к которому движутся отрицательно заряженные ионы (анионы). На аноде происходит процесс окисления (отдача электронов).
• Источник постоянного тока: создает разность потенциалов между электродами, заставляя ионы двигаться и запускает реакции.

Механизм явления:

Когда через электролит пропускают электрический ток, ионы начинают упорядоченное движение. Катионы (например, ионы металлов $Me^{n+}$) притягиваются к катоду, где они принимают электроны и восстанавливаются до нейтральных атомов. Анионы (например, ионы кислотных остатков $A^{m-}$) движутся к аноду, где отдают электроны и окисляются. В результате на электродах выделяются вещества, из которых состоял электролит, или продукты их взаимодействия с растворителем (если это раствор).

Например, при электролизе водного раствора хлорида меди(II) ($CuCl_2$):

1. В растворе соль диссоциирует на ионы: $CuCl_2 \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^-$.

2. На катоде (-) ионы меди принимают электроны и восстанавливаются до металлической меди: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$.

3. На аноде (+) хлорид-ионы отдают электроны и окисляются до газообразного хлора: $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2 \uparrow$.

Количественно процесс описывается законами Фарадея. Первый закон Фарадея гласит, что масса вещества ($m$), выделившегося на электроде, прямо пропорциональна силе тока ($I$) и времени ($t$) его прохождения:

$m = k \cdot I \cdot t$, где $k$ — электрохимический эквивалент вещества.

Электролиз имеет огромное практическое значение в промышленности для получения чистых металлов (алюминий, медь, натрий), газов (хлор, водород, кислород), для нанесения защитных и декоративных покрытий (гальваностегия, например, хромирование или позолота), а также для очистки металлов (электрорафинирование).

Ответ: Электролиз — это физико-химическое явление, заключающееся в выделении на электродах составных частей растворенных веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций, при прохождении электрического тока через растворы или расплавы электролитов.