Номер 4, страница 101 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 13. Химические свойства металлов. Глава 3. Неорганическая химия - номер 4, страница 101.

Условие.

4. Воспользовавшись рисунком, расскажите о применении поваренной соли (рис. 64). Напишите уравнения реакций электролиза расплава и раствора хлорида натрия.

Решение.

Решение 2.

Применение поваренной соли

Поваренная соль, или хлорид натрия ($NaCl$), является одним из важнейших веществ для человека и промышленности. Так как в задании отсутствует рисунок, приведем основные области применения хлорида натрия.

• Пищевая промышленность. Соль используется как незаменимая приправа для придания вкуса пище, а также в качестве эффективного консерванта при заготовке мяса, рыбы, овощей и других продуктов.
• Химическая промышленность. Хлорид натрия — это ключевое сырье для получения важнейших химических продуктов методом электролиза. Из него производят:
  • Хлор ($Cl_2$) — для дезинфекции воды, производства пластмасс (ПВХ), растворителей и отбеливателей.
  • Гидроксид натрия ($NaOH$, каустическая сода) — для производства мыла, бумаги, алюминия, красителей.
  • Металлический натрий ($Na$) — используется в качестве катализатора, в сплавах и в атомной энергетике.
  • Водород ($H_2$) — для синтеза аммиака, маргарина, как экологически чистое топливо.
• Медицина. Из поваренной соли готовят физиологический раствор (0,9% водный раствор $NaCl$), который применяют для внутривенных вливаний при обезвоживании организма, для растворения лекарственных препаратов, промывания ран и слизистых.
• Коммунальное хозяйство и транспорт. Соль используется как антигололедный реагент для посыпки дорог и тротуаров в зимний период, так как ее раствор замерзает при более низкой температуре, чем вода.
• Водоподготовка. Таблетированную соль применяют для регенерации ионообменных фильтров в системах умягчения воды.

Ответ: Поваренная соль применяется в пищевой промышленности (приправа, консервант), химической промышленности (сырье для получения хлора, щелочи, натрия), медицине (физраствор), коммунальном хозяйстве (борьба с гололедом) и для умягчения воды.

Уравнения реакций электролиза расплава и раствора хлорида натрия

Решение

1. Электролиз расплава хлорида натрия

В расплаве соль диссоциирует на ионы: $NaCl \leftrightarrow Na^+ + Cl^-$. При пропускании электрического тока через расплав на электродах протекают следующие реакции:

На катоде (K⁻), отрицательно заряженном электроде, катионы натрия принимают электроны и восстанавливаются до металлического натрия:

K⁻: $Na^+ + 1e^- \rightarrow Na^0$

На аноде (A⁺), положительно заряженном электроде, хлорид-ионы отдают электроны и окисляются до газообразного хлора:

A⁺: $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0 \uparrow$

Суммарное уравнение реакции, описывающее процесс в целом (с учетом коэффициентов для баланса электронов):

$2NaCl \xrightarrow{электролиз, t°} 2Na + Cl_2 \uparrow$

2. Электролиз водного раствора хлорида натрия

В водном растворе, кроме ионов соли ($Na^+$ и $Cl^-$), присутствуют молекулы воды ($H_2O$), которые также могут участвовать в электродных процессах.

На катоде (K⁻) происходит конкуренция между катионами натрия и молекулами воды. Так как натрий — очень активный металл, восстанавливаться будут молекулы воды с образованием водорода и гидроксид-ионов:

K⁻: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$

На аноде (A⁺) в концентрированном растворе происходит окисление хлорид-ионов с выделением газообразного хлора:

A⁺: $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0 \uparrow$

Катионы натрия ($Na^+$) и образовавшиеся на катоде гидроксид-ионы ($OH^-$) накапливаются в прикатодном пространстве, образуя раствор гидроксида натрия ($NaOH$).

Суммарное уравнение реакции электролиза водного раствора хлорида натрия:

$2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$

Ответ:

Уравнение электролиза расплава хлорида натрия: $2NaCl \xrightarrow{электролиз} 2Na + Cl_2 \uparrow$.

Уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия: $2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$.