Номер 2, 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 2, страница 83.

Условие.

2. Охарактеризуйте практическое применение электролиза.

Решение.

Решение 2.

Электролиз — это совокупность окислительно-восстановительных процессов, протекающих на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Этот процесс нашел широкое применение в различных отраслях промышленности и техники благодаря своей способности вызывать химические реакции, которые не протекают самопроизвольно.

Электрометаллургия (получение и рафинирование металлов)

Это одна из важнейших областей применения электролиза. С его помощью получают и очищают многие металлы.

• Получение активных металлов: Электролизом расплавов их солей или оксидов получают металлы, которые невозможно получить другими способами из-за их высокой химической активности. К таким металлам относятся алюминий (из расплава оксида алюминия $Al_2O_3$ в криолите), натрий, калий, магний, кальций (из расплавов их хлоридов). Например, получение алюминия на катоде описывается уравнением: $Al^{3+} + 3e^- \rightarrow Al$.

• Электролитическое рафинирование (очистка): Этот метод используется для получения металлов высокой чистоты (99,9% и выше). Наиболее яркий пример — рафинирование меди. Заготовку из неочищенной меди используют в качестве анода, а тонкий лист чистой меди — в качестве катода. В процессе электролиза анод растворяется ($Cu - 2e^- \rightarrow Cu^{2+}$), а на катоде осаждается чистая медь ($Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$). Примеси либо выпадают в осадок (анодный шлам), либо остаются в растворе.

Получение неметаллов и других химических веществ

Электролиз является основным или единственным промышленным способом получения ряда важнейших химических продуктов.

• Производство хлора, водорода и гидроксида натрия (каустической соды): Осуществляется путем электролиза водного раствора поваренной соли ($NaCl$). Суммарный процесс: $2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2\uparrow + Cl_2\uparrow$. Все три продукта имеют огромное промышленное значение.

• Получение фтора: Фтор, самый активный неметалл, получают исключительно электролизом расплава гидрофторида калия $KHF_2$.

• Разложение воды: Электролиз воды (часто с добавлением небольшого количества кислоты или щелочи для увеличения электропроводности) используется для получения химически чистых водорода и кислорода: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$.

Гальванотехника

Это технология нанесения металлических покрытий на поверхность изделий (гальваностегия) и создания металлических копий предметов (гальванопластика).

• Гальваностегия (электролитическое покрытие): Нанесение тонкого слоя одного металла (например, хрома, никеля, цинка, серебра, золота) на поверхность другого. Изделие, которое покрывают, служит катодом. Цели гальваностегии: защита от коррозии (хромирование, цинкование), придание декоративного вида (позолота, серебрение), повышение твердости и износостойкости.

• Гальванопластика: Получение точных металлических копий предметов. С исходного предмета (матрицы) снимают слепок, который делают электропроводным и используют в качестве катода. На нем осаждается толстый слой металла, который после отделения от формы и является точной копией. Так изготавливают, например, печатные формы, матрицы для грампластинок, сложные детали.

Другие применения

• Электрохимическая обработка металлов: Электролитическая полировка и заточка режущих инструментов. Процесс основан на анодном растворении металла, при котором выступы на поверхности растворяются быстрее, чем впадины, что приводит к сглаживанию.

• Очистка сточных вод: Электрокоагуляция и электрофлотация — методы очистки промышленных стоков от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и других загрязнителей.

• Электрохимический синтез органических веществ: Получение некоторых органических соединений, например, адипонитрила — сырья для производства нейлона.

Ответ:

Практическое применение электролиза чрезвычайно разнообразно и включает в себя: 1) электрометаллургию — промышленное получение активных металлов (алюминий, натрий, магний) и рафинирование (очистку) металлов (медь, никель); 2) производство важнейших неорганических веществ, таких как хлор, водород, кислород, фтор, щелочи (гидроксид натрия); 3) гальванотехнику — нанесение защитных и декоративных металлических покрытий (гальваностегия) и создание точных металлических копий (гальванопластика); 4) другие области, включая очистку сточных вод, электрохимическую обработку металлов и органический синтез.