Номер 1, страница 83 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Проверьте свои знания. Параграф 15. Электролиз расплавов и растворов. Практическое применение электролиза. Глава II. Химические реакции - номер 1, страница 83.

Условие.

1. Что такое электролиз? Какие виды электролиза различают?

Решение.

Решение 2.

Электролиз — это совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Электролит — это вещество, которое в растворе или расплаве диссоциирует на ионы и, следовательно, проводит электрический ток.

Процесс электролиза происходит в специальном устройстве — электролитической ячейке (электролизере), которая состоит из двух электродов (анода и катода), погруженных в электролит, и источника постоянного тока.

• Катод — это отрицательно заряженный электрод, к которому движутся положительно заряженные ионы (катионы). На катоде происходит процесс восстановления (принятие электронов).
• Анод — это положительно заряженный электрод, к которому движутся отрицательно заряженные ионы (анионы). На аноде происходит процесс окисления (отдача электронов).

Различают следующие основные виды электролиза в зависимости от среды, в которой он проводится, и типа анода:

1. Электролиз расплавов.

В этом случае в расплаве присутствуют только катионы и анионы самого электролита. Процессы на электродах однозначны:

• На катоде восстанавливаются катионы металла: $Me^{n+} + ne^- \rightarrow Me$.
• На аноде окисляются анионы кислотного остатка: $A^{m-} - me^- \rightarrow A$.

Этот метод используется для получения очень активных металлов (щелочных, щелочноземельных, алюминия) и неметаллов (фтора, хлора). Например, электролиз расплава хлорида натрия ($NaCl$):

• Катод (-): $2Na^+ + 2e^- \rightarrow 2Na$
• Анод (+): $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2$

2. Электролиз водных растворов.

Этот случай более сложен, так как в процессе, помимо ионов электролита, могут участвовать молекулы воды, которые также могут окисляться или восстанавливаться. Исход реакции зависит от положения ионов в электрохимическом ряду напряжений металлов и природы аниона.

Процессы на катоде (восстановление):

• Если катион металла — активный (от $Li^+$ до $Al^{3+}$ включительно в электрохимическом ряду напряжений), то восстанавливается вода: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$.
• Если катион металла средней активности (между $Al^{3+}$ и $H^+$), то одновременно восстанавливаются и катионы металла, и вода.
• Если катион металла — неактивный (после $H^+$), то восстанавливаются только катионы металла: $Me^{n+} + ne^- \rightarrow Me$.

Процессы на аноде (окисление):

Здесь важную роль играет материал анода.

• При использовании инертного (нерастворимого) анода (например, графитового, платинового):
  • Если анион бескислородный ($Cl^-, Br^-, I^-, S^{2-}$), то окисляется он. Например: $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2$. Исключением является фторид-ион ($F^-$).
  • Если анион кислородсодержащий ($SO_4^{2-}, NO_3^-, PO_4^{3-}$ и т.д.) или фторид-ион ($F^-$), то окисляется вода: $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$.
• При использовании активного (растворимого) анода (например, медного, цинкового, никелевого), окисляется сам материал анода, независимо от природы аниона в растворе. Этот процесс называется анодным растворением: $Me - ne^- \rightarrow Me^{n+}$.

Таким образом, основная классификация видов электролиза проводится по агрегатному состоянию электролита: электролиз расплавов и электролиз водных растворов. В свою очередь, электролиз водных растворов дополнительно классифицируют по типу используемого анода (инертный или активный).

Ответ: Электролиз — это физико-химический процесс, заключающийся в разложении вещества (электролита) при прохождении через его расплав или раствор постоянного электрического тока, сопровождающийся окислительно-восстановительными реакциями на электродах. Различают два основных вида электролиза в зависимости от среды: электролиз расплавов и электролиз водных растворов. Электролиз водных растворов также можно классифицировать по типу анода — с инертным (нерастворимым) или активным (растворимым) анодом.