Реферат: Электролиз - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Электролиз

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 54 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

28 Мин истерство общего и профессионального образ ования Свер дловской области МОУО г.Екатеринбурга образовательное учреждение муниципальная шко ла общего среднего образования № 135 Чкаловского района Образовательная область естествознание Пре дмет химия Э ЛЕКТРОЛИЗ Введение Электролиз – это совокупность процессов , протекающих в растворе или рас плаве электролита , при пропускании через него электрического тока . Электролиз является одн им из важнейших направлений в электрохим ии. Электрохимия принадлежит к числу тех немногих наук , дата рождения которых может быть установлена с высокой точност ью . Это рубеж XVIII и XIX веков , когда благодаря знаменитым опытам итальянского физиолога Л. Гал ьвани и созданию итальянским физиком А . Во льта в 1799 г . "вольтова столба " - первого в истории человечества химического источника тока -были сформулированы проблемы , решение которых определило основные задачи электрохимии . "Без химии путь к познанию истинной п рироды электричества закрыт " - сказал М.В . Ломоносов . И , действительно , как бы с ледуя словам великого ученого , создавалась и развивается наука – электрохимия . Еще в начале позапрошлого столетия было установлено , что при прохож дении электрического тока через водные раство ры солей происходят химические превращения , приводящие к образованию новых веществ . В результате этого , в начале прошлого века возникло научное направление по изучению электрохимических процессов в растворах и расплавах веществ – электрохимия . К концу семидесятых годов оно р а зделилось на два самостоятельных раздела – ионику , изучающую явления электропроводности и движ ения заряженных частиц под воздействием элект рического поля , и электродику , изучающую явлен ия происходящие непосредственно на поверхности электродов , когда через границу элек трод-раствор (расплав ) протекает электрический ток. Химические превращения , происход ящие при воздействии электрического тока на вещества , называются электролитическими . Электролиз представляет собой довольно сложную совокупность процесс ов , к которым относятся : мигра ция ионов (положительных к катоду , отрицательн ых к аноду ), диффузия ионов , разряжающихся на электродах , электрохимические реакции разряда ионов , вторичные химические реакции продукто в электролиза между собой , с веществом эле к т ролита и электрода. Технический или прикладной электролиз характеризуется сложностью протекающих в промы шленных условиях электролитических процессов , раз личными видами электролиза , их зависимостью о т природы электролита , типа электролитической ванны , оптимизации самих электролизных проц ессов . Электролитические процессы классифицируются следующим образом : · получение нео рганических веществ (водорода , кислорода , хлора , щелочей и т.д .) · получение мет аллов (литий , натрий , калий , берилий , магний , цинк , алюминий , медь и т.д .) · очистка метал лов (медь , серебро,… ) · получение мет аллических сплавов · получение гал ьванических покрытий · обработка пов ерхностей металлов (азотирование , борирование,электропо лировка , очистка ) · получение орг анических веществ · электродиализ и обессоливание воды · нанесение пле нок при помощи электрофореза Актуальность э лектролиза объясняется тем , что многие вещест ва получают именно этим способом . Например , такие металлы как никель , натрий , чистый водород и другие , получают то лько с помощью этого метода . Кроме того с ег о помощью электролиза относительно легко мож но получить чистые металлы , массовая доля самого элемента в которых стремиться к ст а процентам . В промышленности аллюминий и медь в большинстве случаев получают именн о электролизом . Преимущество этого с пособа в относительной дешевизне и простоте . Однако чтобы производство было наиболее выгодным : с наименьшими затратами электроэнергии и с наибольшим выходом продукции , необход имо учитывать различные факторы , влияющие на к оличество и качество продуктов электролиза (сила тока , плотность тока , темп ература электролита , материал электродов и др .). На сегодняшний день большой популярностью пользуются различные предметы , покрытые драг оценными металлами . (позолоченные или посеребр енные вещи ). К тому же металлические изделия покры вают слоем другого металла электролитическим способомс целью защитить его от коррозии. Таким образом , исследование электрохимических процессов , определение факторов , влияющих на них , установление новых спо собов испо льзования процессов электролиза в промышленных условиях сохранило свою актуальность и вос требованность в наши дни. В своей работе нами были определены следующие задачи : -- ознакомление с теоритическими основами электролитических процессов ; -- опр еделить влияние различных факто ров на качественный и количественный состав продуктов электролиза ; -- выделить области практического применения электролиза ; -- экспериментально определить влияние качес твенного состава исходного электролита на сос тав продукт ов электролиза. Теоритеческое обоснование процессов электролиза. Электролиз прот екает только в тех средах , которые проводя т электрический ток . Способностью проводить т ок обладают также водные растворы оснований и солей . Безводные кислоты – очень п лохие проводники , но водные растворы к ислот хорошо проводят ток . Растворы кислот , оснований и солей в других жидкостях в большинстве случаев тока не проводят , но и осмотическое давление таких растворов оказывается нормальным , точно так же не пр оводят тока водные растворы сахара , спирта , глицерина и другие растворы с н ормальным осмотическим давлением . Различные отношения веществ к электрическ ому току можно иллюстрировать следующим опыто м. Соеденим провода идущие от осветительной сети , с двумя угольными элек тродами . В один из проводов включим электрическую лампу , позволяющую грубо судить о наличии тока в цепи . Погрузим теперь свободные концы электродов в сухую поваренную соль или безводную серную кислоту . Лампа не загорается , т.к . эти вещества не проводят т о к а и цепь остается не замкну той . То же самое происходит , если погрузит ь электроды в стакан с чистой дестиллиров анной водой . Но стоит только растворить в воде немного соли или прибавить к не й какой-нибудь кислоты или основания , как лампа тотчас же начинает я рко с ветиться . Свечение прекращается если опустить электроды в раствор сахара или глицерина и т.п . Таким образом , среди растворов способност ью проводить ток обладают преимущественно вод ные растворы кислот , оснований и солей . Су хие соли , безводные кислоты и основания (в твердом виде ) тока не проводят ; поч ти не проводит тока чистая вода , очевидно , что при растворении в воде кислоты о снования или соли подвергаются каким-то глубо ким изменениям , которые и обуславливают элект ропроводность получаемых растворов. Электрический ток , проходя через растворы , вызывает в них , так же как и в расплавах , химические изменения , выражающиеся в том , что из растворов выделяются продукты разложения растворенного вещества или раство рителя . Вещества , растворы которые проводят эл е к трический ток , получили названия электролитов . Электролитами являются кислоты , о снования и соли. Химический процесс , происходящий при проп ускании тока через раствор электролита , назыв ается электролизом . Исследуя продукта , выделяющиес я у электрода , при эле ктролизе кислот , оснований и солей , установили , что у катодов всегда выделяются металлы и водород , а у анода кислотные остатки или гидр оксильные группы , которые затем подвергаются дальнейшим изменениям . Таким образом , первичными продуктами электролиза ока з ываются те же части кислот , оснований и солей , которые при реакциях обмена , не изменяются , переходят из одного вещества в другое. Теперь , рассмотрим процесс электролиза по дробнее. Через проводники первого рода электричест во переносится электронами , а через пров одники второго рода— ионами . В тех местах электрической цепи , где проводник первого род а граничит с проводником второго рода , эле ктроны вступают во взаимодействие с ионами— п роисходят электрохимические процессы . Если эти процессы протекают самопроизвол ь но , то система называется химическим источником энергии . Если же их протекание обусловлено подводом электрической энергии извне , то происходит электролиз. Примером электролиза может служить электр олиз расплава хлорида магния . При прохождении тока через рас плав MgCl 2 ка тионы магния по действием электрического поля движутся к отрицательному электроду . Здесь , взаимодействуя с приходящими по внешней це пи электронами , они восстанавливаются. Mg 2+ +2 e - = Mg Анионы хлора перемещаются к п оложительному электроду , и , о тдавая избыто чные электроны , окисляются . При этом первичным процессом является собственно электрохимическая стадия— окисление ионов хлора 2 Cl - =2 Cl +2 e - а вторичным— связывание образующихся атомов хлора в молекулы : 2 Cl = Cl 2 Складывая уравнения процессов , пр отекающих у электродов , получим суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции , происходящей при электролизе расплава MgCl 2 : Mg 2+ + 2 Cl - l = Mg + Cl 2 Эта реакция не может протекат ь самопроизвольно ; энергия , необходимая для её осуществления , пост упает от внешнего источника тока. Как и в случае химического и сточника электрической энергии , электрод , на к отором происходит восстановление , называется като дом ; электрод , на котором происходит окисление , называется анодом . Но при электролизе ка тод заряжен отрицательно , а анод— положитель но , т.е . распределение знаков заряда электродов противоположно тому , которое имеется при работе гальванического элемента . При электролизе химическая реакция осуществляется за счёт энергии электрического тока , подводимой изв н е , в то время как при раб оте гальванического элемента энергия самопроизво льно протекающей в нем химической реакции превращается в электрическую энергию. При рассмотрении электролиза р астворов нельзя упускать из виду , что , кро ме ионов электролита , во всяком водном растворе имеются ещё ионы , являющиеся ещё продуктами диссоциации воды— Н + и ОН - .В электролитическом поле ионы во дорода перемещаются к катоду , а гидроксила— к аноду . Таким образом , у катода могут р азряжаться как катионы электролита , так и катионы водо рода . Аналогично у анода м ожет происходить разряд как анионов электроли та , так и ионов гидроксила . Кроме того , молекулы воды также могут подвергаться элект рохимическому окислению или восстановлению. Какие именно электрохимические процессы б удут протекать у электродов при электро лизе , прежде всего будет зависеть от соотн ошения электродных потенциалов соответствующих э лектрохимических систем . Это означает , что на катоде будут восстанавливаться окисленные фо рмы электрохимических систем . Из нескольких в озможны х процессов будет протекать тот , осуществление которого сопряжено с миним альной затратой энергии . Это означает , что на катоде будут восстанавливаться окисленные формы электрохимических систем , имеющих наибольши й электродный потенциал , а на аноде будут окис л яться восстановленные формы систем с наименьшим электродным потенциалом . На протекание некоторых электрохимических проц ессов оказывает тормозящее действие материал электрода ; такие случаи оговорены ниже. Рассматривая катодные процессы , протекающие при элек тролизе водных растворов , нужно учитывать величину потенциала процесса восст ановления ионов водорода . Этот потенциал зави сит от концентрации ионов водорода и в случае нейтральных растворов (рН =7) имеет зна чение ц =-0,059*7=-0,41 В . Отсюда ясно , что если эле ктролит образован металлом , электродный потенциал которог о значительно положительнее , чем – 0,41 В , то из нейтрального раствора у катода будет выделяться металл . Такие металлы находятся в ряду напряжений вблизи водорода (начиная приблизительно от олова ) и п осл е него . Наоборот , в случае электролитов , ме талл которых имеет потенциал значительно боле е отрицательный , чем – 0,41 В , металл восстан авливаться не будет , а произойдёт выделение водорода . К таким металлам относятся металл ы начала ряда напряжений— приблизи т ел ьно до титана . Наконец , если потенциал мет алла близок к величине – 0,41 В (металлы средней части ряда— Zn , Cr , Fe , Ni ), то в зависимости от концентрации раствора и усл овий электролиза возможно как восстановление металла , так и выделение водорода ; нередко набл юдается совместное выделение металла и водорода. Электрохимическое выделение водорода из к ислых растворов происходит вследствии разряда ионов водорода . В случае же нейтральных или щелочных сред оно является результатом электрохимического восстановления вод ы : 2Н 2 О + 2е - =Н 2 + 2ОН - Таким образом , характер катодного процесс а при электролизе водных растворов определяет ся прежде всего положением соответствующего м еталла в ряду напряжений . В ряде случаев большое значение имеют рН раствора , конце нтрация ионов ме талла и другие услови я электролиза. При рассмотрении анодных процессов следуе т иметь в виду , что материал анода в ходе электролиза может окисляться . В связи с этим различают электролиз с инертным анодом и электролиз с активным анодом . Инертным называется а нод , материал которо го не претерпевает окисления в ходе элект ролиза . Активным называется анод , материал кот орого может окисляться в ходе электролиза . В качестве материалов для инертных анодов чаще применяют графит уголь , платину. На инертном аноде при элек тролизе водных растворов щелочей , кислородсодержащих кислот и их солей , а также фтористоводоро дной кислоты и фторидов происходит электрохим ическое окисление воды с выделением кислорода . В зависимости от рН раствора этот пр оцесс протекает по-разному и може т быть записан различными уравнениями . В щело чной среде уравнение имеет вид 4ОН - =О 2 + 2Н 2 О + 4е - а в кислой или нейтральной : 2Н 2 О =О 2 + 4Н + + 4е - В рассматриваемых случ аях электрохимическое окисление воды является энергетически наиболее вы годным п роцессом . Кислородсодержащие анионы или не способны окисляться , или их окис ление происходит при очень высоких потенциала х . Например , стандартный потенциал окисления и она SO 4 2- 2SO 4 2- = S 2 O 8 2- + 2 e - равен 2,010 В , что значительно превыш ает стандартный п отенциал окисления воды (1,228 В ). Стандартный потенциал окисления иона F - имеет ещё большее значение (2,87 В ). При электролиз е водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме HF и фторидов ) у анода разряжаютс я анионы . В частности , при электролизе растворов HI , HBr , HCl и их соле й у анода выделяется соответствующий галоген . Отметим , что выделение хлора при электро лизе HCl и её солей противоречит взаимному положению систем 2 Cl - =2 Cl + 2 e - (ц =1,359 В ) и 2Н 2 О =О 2 + 4Н + + 4е - (ц =1,2 28 В ) в ряду станд артных электродных потенциалов . Эта аномалия связана со значительным перенапряжением второго из этих двух электродных процессов— материал анода оказывает тормозящее действие на п роцесс выделения кислорода. В случае а ктивного анода ч исло конкурирующих окисли тельных процессов возрастает до трёх : электро химическое окисление воды с выделением кислор ода , разряд аниона (т.е . его окисление ) и электрохимическое окисление металла анода (так называемое анодное растворение металла ). Из этих во з можных процессов будет идти тот , который энергетически наиболее выго ден . Если металл анода расположен в ряду стандартных потенциалов раньше обеих других электрохимических систем , то будет наблюдать ся анодное растворение металла . В противном случае будет и д ти выделение ки слорода или разряд аниона. Рассмотрим несколько типичных случаев эле ктролиза водных растворов. Электролиз раствора CuCl 2 с инертным анодом . Медь в ряду напряжений р асположена после водорода ; поэтому у катода будет происходить разряд ионов Cu 2+ и выделение мета ллической меди . У анода будут разряжаться хлорид-ионы. Схема электролиза раствора хлорида мели ( II ): CuCl 2 Катод
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Сделала генеральную уборку в своей сумочке… пришлось два раза мусорное ведро выносить !!!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru