Номер 1, страница 380 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 52. Бериллий, магний и щелочноземельные металлы - номер 1, страница 380.

Условие.

1. Назовите основные способы получения металлов IIA-группы. Запишите уравнение электролиза расплава хлорида кальция.

Решение.

Решение 2.

Основные способы получения металлов IIA-группы

Металлы IIA-группы (щелочноземельные металлы: бериллий, магний, кальций, стронций, барий) являются сильными восстановителями и химически очень активны. Из-за их высокой активности для их получения из соединений требуются мощные восстановители или большие затраты энергии. В промышленности используют в основном следующие способы:

1. Электрометаллургия. Это основной промышленный способ получения щелочноземельных металлов. Он заключается в электролизе расплавов их солей, чаще всего хлоридов, так как их температуры плавления ниже, чем у оксидов. Электролиз водных растворов солей этих металлов невозможен для их получения, так как на катоде будет восстанавливаться водород.

Общая схема электролиза расплава хлорида металла IIA-группы (Me):

$MeCl_2 \xrightarrow{электролиз} Me + Cl_2\uparrow$

2. Металлотермия. Этот способ заключается в восстановлении металлов IIA-группы из их оксидов или галогенидов более активными металлами или другими сильными восстановителями при высоких температурах.

• Алюминотермия: восстановление оксидов алюминием. Например, получение кальция или бария:

$3CaO + 2Al \xrightarrow{t°} 3Ca + Al_2O_3$

$3BaO + 2Al \xrightarrow{t°} 3Ba + Al_2O_3$

• Магниетермия: восстановление магнием. Например, получение бериллия из его фторида:

$BeF_2 + Mg \xrightarrow{t°} Be + MgF_2$

• Силикотермия: восстановление оксидов кремнием. Например, получение магния:

$2MgO + Si \xrightarrow{t°} 2Mg + SiO_2$

Ответ: Основными способами получения металлов IIA-группы являются электролиз расплавов их солей (в основном хлоридов) и металлотермия (восстановление из оксидов или галогенидов более активными металлами, например, алюминием или магнием).

Уравнение электролиза расплава хлорида кальция

Решение

При пропускании постоянного электрического тока через расплав хлорида кальция ($CaCl_2$) происходит его разложение. В расплаве соль диссоциирует на ионы:

$CaCl_2 \leftrightarrow Ca^{2+} + 2Cl^-$

В ходе электролиза на электродах протекают следующие процессы:

1. На катоде (отрицательно заряженный электрод) происходит процесс восстановления. К нему притягиваются положительно заряженные ионы кальция ($Ca^{2+}$), которые принимают электроны и восстанавливаются до металлического кальция:

Катод (-): $Ca^{2+} + 2e^- \rightarrow Ca^0$

2. На аноде (положительно заряженный электрод) происходит процесс окисления. К нему движутся отрицательно заряженные хлорид-ионы ($Cl^-$), которые отдают электроны и окисляются до молекулярного хлора:

Анод (+): $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$

Суммарное уравнение реакции электролиза расплава хлорида кальция можно получить, сложив уравнения процессов на катоде и аноде:

$Ca^{2+} + 2Cl^- \xrightarrow{электролиз} Ca + Cl_2\uparrow$

Или в молекулярном виде:

$CaCl_2 \text{(расплав)} \xrightarrow{электролиз} Ca\text{(ж)} + Cl_2\text{(г)}\uparrow$

Ответ: $CaCl_2 \xrightarrow{электролиз} Ca + Cl_2\uparrow$.