Modül 2. Temel kimya süreçleri ve maddelerin özellikleri

7 numaralı laboratuvar çalışması

Konu: Sulu tuz çözeltilerinin elektrolizi

Elektroliz geçiş sırasında elektrotlarda meydana gelen redoks işlemi denir, elektrik akımı bir çözelti veya erimiş elektrolit yoluyla.

Bir elektrolit çözeltisinden veya eriyikten doğru elektrik akımı geçtiğinde katyonlar katoda, anyonlar ise anoda doğru hareket eder. Redoks işlemleri elektrotlarda meydana gelir; Katot, katyonlara elektron verdiği için indirgeyici bir maddedir ve anot, anyonlardan elektronları kabul ettiği için oksitleyici bir maddedir. Elektrotlarda meydana gelen reaksiyonlar, elektrolitin bileşimine, çözücünün yapısına, elektrotların malzemesine ve elektrolizörün çalışma moduna bağlıdır.

Erimiş kalsiyum klorürün elektroliz işleminin kimyası:

CaCl 2 ↔ Ca 2+ + 2Cl -

katotta Ca 2+ + 2e → Ca°

anotta 2Сl - - 2е→ 2С1° → С1 2

Çözünmeyen bir anot üzerindeki bir potasyum sülfat çözeltisinin elektrolizi şematik olarak şöyle görünür:

K 2 SO 4 ↔ 2K + + SO 4 2 -

H 2 O ↔ H + + OH -

katotta 2Н + + 2е→2Н°→ Н 2 2

anotta 4OH - 4e → O2 + 4H + 1

K 2 SO 4 + 4H 2 O 2H 2 + O 2 + 2K0H + H 2 SO 4

Çalışmanın amacı: Tuz çözeltilerinin elektrolizi ile tanışma.

Aletler ve ekipmanlar: elektrik akımı doğrultucu, elektrolizör, karbon elektrotlar, zımpara kağıdı, bardaklar, çamaşır makinesi.

Pirinç. 1. İletim için cihaz

elektroliz

1 - elektrolizör;

2 - elektrotlar;

3-iletken teller; kaynak doğru akım.

Reaktifler ve çözümler:% 5'lik bakır klorür CuC1 2, potasyum iyodür KI çözeltileri , potasyum hidrojen sülfat KHSO 4, sodyum sülfat Na2S04, bakır sülfat CuSO 4, çinko sülfat ZnSO 4, %20 sodyum hidroksit çözeltisi NaOH, bakır ve nikel plakalar, fenolftalein çözeltisi, nitrik asit (kons.) HNO 3, %1 nişasta çözelti, nötr turnusol kağıdı, %10 sülfürik asit çözeltisi H2S04.

Deney 1. Bakır klorürün çözünmeyen elektrotlarla elektrolizi

Elektrolizörü hacminin yarısına kadar %5'lik bakır klorür çözeltisiyle doldurun. Elektrolizörün her iki dirseğine bir grafit çubuk indirin ve bunları lastik tüp parçalarıyla gevşek bir şekilde sabitleyin. Elektrotların uçlarını iletkenlerle doğru akım kaynaklarına bağlayın. Hafif bir klor kokusu varsa, elektrolizörün güç kaynağıyla olan bağlantısını derhal kesin. Katotta ne olur? Elektrot reaksiyonları için denklemleri yazın.

Deney 2. Potasyum iyodürün çözünmeyen elektrotlarla elektrolizi

Elektrolizörü %5 potasyum iyodür çözeltisiyle doldurun. Her dizinize 2 damla fenolftalein ekleyin. Yapıştırmak V her elektrolizörün grafit elektrotlarını dirseğine yerleştirin ve bunları bir DC kaynağına bağlayın.

Çözelti hangi dirsekte ve neden renklendi? Her dizinize 1 damla nişasta ezmesi ekleyin. İyot nerede ve neden salınır? Elektrot reaksiyonları için denklemleri yazın. Katot uzayında ne oluştu?

Deney 3. Sodyum sülfatın çözünmeyen elektrotlarla elektrolizi

Elektrolizörün hacminin yarısını %5'lik sodyum sülfat çözeltisiyle doldurun ve her bir dirseğe 2 damla metil portakal veya turnusol ekleyin. Elektrotları her iki dirseğe yerleştirin ve bunları bir DC kaynağına bağlayın. Gözlemlerinizi kaydedin. Elektrolit çözeltileri neden farklı elektrotlarda farklı renklere dönüştü? Elektrot reaksiyonları için denklemleri yazın. Elektrotlarda hangi gazlar açığa çıkıyor ve neden? Sulu bir sodyum sülfat çözeltisinin elektroliz işleminin özü nedir?

ELEKTROLİZ

Metal üretme yöntemlerinden biri elektrolizdir. Aktif metaller doğada yalnızca kimyasal bileşikler halinde bulunur. Bu bileşikler serbest halde nasıl izole edilir?

Elektrolitlerin çözeltileri ve eriyikleri elektrik akımını iletir. Ancak bir elektrolit çözeltisinden akım geçtiğinde kimyasal reaksiyonlar meydana gelebilir. Her biri akım kaynağının kutuplarından birine bağlı olan bir elektrolit çözeltisine veya eriyiğine iki metal plaka yerleştirilirse ne olacağını düşünelim. Bu plakalara elektrot denir. Elektrik akımı elektronların hareketli akışıdır. Devredeki elektronlar bir elektrottan diğerine hareket ettikçe elektrotlardan birinde fazla miktarda elektron ortaya çıkar. Elektronların negatif yükü vardır, dolayısıyla bu elektrot da negatif yüklüdür. Katot denir. Diğer elektrotta elektron eksikliği oluşur ve pozitif yüklü hale gelir. Bu elektrot anot olarak adlandırılır. Bir çözelti veya eriyik içindeki bir elektrolit, pozitif yüklü iyonlara - katyonlara ve negatif yüklü iyonlara - anyonlara ayrışır. Katyonlar negatif yüklü elektrota (katot) çekilir. Anyonlar pozitif yüklü bir elektroda (anot) çekilir. Elektrotların yüzeyinde iyonlar ve elektronlar arasında etkileşimler meydana gelebilir.

Elektroliz, elektrik akımının çözeltilerden veya elektrolit eriyiklerinden geçirilmesiyle meydana gelen işlemleri ifade eder.

Çözeltilerin elektrolizi ve elektrolitlerin erimesi sırasında meydana gelen işlemler oldukça farklıdır. Bu vakaların her ikisini de ayrıntılı olarak ele alalım.

Eriyiklerin elektrolizi

Örnek olarak, bir sodyum klorür eriyiğinin elektrolizini düşünün. Eriyikte sodyum klorür iyonlara ayrışır Na+
ve Cl - : NaCl = Na + + Cl -

Sodyum katyonları negatif yüklü bir elektrotun (katot) yüzeyine hareket eder. Katot yüzeyinde fazla miktarda elektron vardır. Bu nedenle elektronlar elektrot yüzeyinden sodyum iyonlarına aktarılır. Bu durumda iyonlar Na+ sodyum atomlarına dönüşür, yani katyonların indirgenmesi meydana gelir Na+ . Süreç denklemi:

Na + + e - = Na

Klorür iyonları Cl - pozitif yüklü bir elektrotun (anot) yüzeyine doğru hareket edin. Anot yüzeyinde elektron eksikliği yaratılır ve elektronlar anyonlardan aktarılır. Cl- elektrot yüzeyine. Aynı zamanda negatif yüklü iyonlar Cl- Klor atomlarına dönüştürülür ve bunlar hemen birleşerek klor moleküllerini oluşturur. ben 2:

2С l - -2е - = Cl 2

Klorür iyonları elektron kaybeder, yani oksitlenirler.

Katot ve anotta meydana gelen süreçlerin denklemlerini birlikte yazalım.

Na + + e - = Na

2 C l - -2 e - = Cl 2

Bir elektron, sodyum katyonlarının indirgenmesinde rol oynar ve 2 elektron, klor iyonlarının oksidasyonunda rol oynar. Ancak elektrik yükünün korunumu yasasına uyulmalı, yani çözeltideki tüm parçacıkların toplam yükü sabit olmalıdır, bu nedenle sodyum katyonlarının indirgenmesinde rol oynayan elektron sayısı, elektron sayısına eşit olmalıdır. Klorür iyonlarının oksidasyonunda rol oynar.Bu nedenle ilk denklemi 2 ile çarpıyoruz:

Na + + e - = Na 2

2С l - -2е - = Cl 2 1

Her iki denklemi de toplayalım ve genel reaksiyon denklemini elde edelim.

2 Na + + 2С l - = 2 Na + Cl 2 (iyonik reaksiyon denklemi) veya

2 NaCl = 2 Na + Cl2 (moleküler reaksiyon denklemi)

Yani ele alınan örnekte elektrolizin bir redoks reaksiyonu olduğunu görüyoruz. Katotta, pozitif yüklü iyonların - katyonların - indirgenmesi meydana gelir ve anotta, negatif yüklü iyonların - anyonların oksidasyonu meydana gelir. “T kuralını” kullandığınızda hangi sürecin gerçekleştiğini hatırlayabilirsiniz:

katot - katyon - indirgeme.

Örnek 2.Erimiş sodyum hidroksitin elektrolizi.

Çözeltideki sodyum hidroksit katyonlara ve hidroksit iyonlarına ayrışır.

Katot (-)<-- Na + + OH - à Анод (+)

Katodun yüzeyinde sodyum katyonları azalır ve sodyum atomları oluşur:

katot (-) Na + +e à Na

Anotun yüzeyinde hidroksit iyonları oksitlenir, oksijen açığa çıkar ve su molekülleri oluşur:

katot (-) Na + + e à Na

anot (+)4 OH - – 4 e à 2 H 2 O + O 2

Sodyum katyonlarının indirgenme reaksiyonunda ve hidroksit iyonlarının oksidasyon reaksiyonunda yer alan elektronların sayısı aynı olmalıdır. Bu nedenle ilk denklemi 4 ile çarpalım:

katot (-) Na + + e à Na 4

anot (+)4 OH - – 4 e à 2 H 2 O + O 2 1

Her iki denklemi birlikte toplayalım ve elektroliz reaksiyon denklemini elde edelim:

4 NaOH à 4 Na + 2 H2O + O2

Örnek 3.Eriyiğin elektrolizini düşünün Al2O3

Bu reaksiyon kullanılarak, bol miktarda alüminyum oksit içeren doğal bir bileşik olan boksitten alüminyum elde edilir. Alüminyum oksidin erime noktası çok yüksektir (2000° C'den fazla), bu nedenle erime noktasını 800-900° C'ye düşürmek için özel katkı maddeleri eklenir. Eriyikte alüminyum oksit iyonlara ayrışır. Al 3+ ve O 2- . H ve katyonlar katotta indirgenir Al 3+ , alüminyum atomlarına dönüşüyor:

Al +3 e à Al

Anyonlar anotta oksitlenir O2- oksijen atomlarına dönüşür. Oksijen atomları hemen O2 moleküllerine birleşir:

2 O 2- – 4 e à O 2

Alüminyum katyonlarının indirgenmesi ve oksijen iyonlarının oksidasyonu süreçlerinde yer alan elektronların sayısı eşit olmalıdır, bu nedenle ilk denklemi 4, ikincisini 3 ile çarpalım:

Al 3+ +3 ve Al 0 4

2 O 2- – 4 e à O 2 3

Her iki denklemi de toplayalım ve elde edelim

4 Al 3+ + 6 O 2- à 4 Al 0 +3 O 2 0 (iyonik reaksiyon denklemi)

2 Al 2 O 3 à 4 Al + 3 O 2

Çözeltilerin elektrolizi

Sulu bir elektrolit çözeltisinden elektrik akımı geçirilmesi durumunda, çözeltinin elektronlarla da etkileşime girebilen su molekülleri içermesi durumu karmaşık hale getirir. Bir su molekülünde hidrojen ve oksijen atomlarının polar bir kovalent bağla bağlandığını hatırlayın. Oksijenin elektronegatifliği hidrojeninkinden daha büyüktür, dolayısıyla paylaşılan elektron çiftleri oksijen atomuna doğru yönelir. Oksijen atomunda δ- ile gösterilen kısmi bir negatif yük ortaya çıkar ve hidrojen atomlarında δ+ ile gösterilen kısmi bir pozitif yük ortaya çıkar.

δ+

HAYIR δ-

│

H delta+

Bu yük değişimi nedeniyle su molekülünün pozitif ve negatif “kutupları” vardır. Bu nedenle, su molekülleri pozitif yüklü kutup tarafından negatif yüklü elektroda - katoda ve negatif kutup tarafından pozitif yüklü elektroda - anoda çekilebilir. Katotta su moleküllerinde azalma meydana gelebilir ve hidrojen açığa çıkar:

Anotta su moleküllerinin oksidasyonu meydana gelebilir ve oksijen açığa çıkabilir:

2H20 - 4e - = 4H + + O2

Bu nedenle katotta elektrolit katyonları veya su molekülleri indirgenebilir. Bu iki süreç birbiriyle yarışıyor gibi görünüyor. Katotta gerçekte hangi işlemin gerçekleştiği metalin doğasına bağlıdır. Katotta metal katyonlarının mı yoksa su moleküllerinin mi indirgeneceği metalin katottaki konumuna bağlıdır. metal gerilim aralığı .

Li K Na Ca Mg Al ¦¦ Zn Fe Ni Sn Pb (H 2) ¦¦ Cu Hg Ag Au

Metal hidrojenin sağındaki voltaj serisinde ise katotta metal katyonları indirgenir ve serbest metal açığa çıkar. Metal alüminyumun solundaki voltaj serisinde ise katotta su molekülleri indirgenir ve hidrojen açığa çıkar. Son olarak, çinkodan kurşuna metal katyonları durumunda, ya metal evrimi ya da hidrojen evrimi meydana gelebilir ve bazen hem hidrojen hem de metal evrimi aynı anda meydana gelebilir. Genel olarak bu oldukça karmaşık bir durumdur; pek çok şey reaksiyon koşullarına bağlıdır: çözelti konsantrasyonu, elektrik akımı ve diğerleri.

Anotta iki işlemden biri de meydana gelebilir: elektrolit anyonlarının oksidasyonu veya su moleküllerinin oksidasyonu. Gerçekte hangi işlemin gerçekleşeceği anyonun doğasına bağlıdır. Oksijensiz asitlerin tuzlarının veya asitlerin elektrolizi sırasında, anyonlar anotta oksitlenir. Tek istisna florür iyonudur F- . Oksijen içeren asitlerde su molekülleri anotta oksitlenir ve oksijen açığa çıkar.

Örnek 1.Sulu bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizine bakalım.

Sulu bir sodyum klorür çözeltisi sodyum katyonları içerecektir Na +, klor anyonları Cl - ve su molekülleri.

2 NaCl à 2 Na + + 2 Cl -

2H 2 O - 2 H + + 2 OH -

katot (-) 2 Na+; 2H+; 2Н + + 2е à H 0 2

anot (+)2Cl-; 2OH-; 2 Cl - – 2е à 2 Cl 0

2NaCl + 2H20 - H2 + Cl2 + 2NaOH

Kimyasal aktivite anyonlar olası değildir azalır.

Örnek 2.Ve eğer tuz içeriyorsa SO 4 2- ? Bir nikel sülfat çözeltisinin elektrolizini ele alalım ( II ). Nikel sülfat ( II ) iyonlara ayrışır Ni 2+ ve SO 4 2-:

NiSO 4 ve Ni 2+ + SO 4 2-

H 2 O à H + + OH -

Nikel katyonları metal iyonları arasında bulunur Al 3+ ve Pb 2+ gerilim serisinde orta bir konuma sahip olan katottaki iyileşme süreci her iki şemaya göre gerçekleşir:

2H20 + 2e - = H2 + 2OH -

Oksijen içeren asitlerin anyonları anotta oksitlenmez ( anyon aktivite serisi ), su moleküllerinin oksidasyonu meydana gelir:

anot e à O 2 + 4H +

Katot ve anotta meydana gelen süreçlerin denklemlerini birlikte yazalım:

katot (-) Ni 2+; H+; Ni 2+ + 2е ve Ni 0

2H20 + 2e - = H2 + 2OH -

anot (+) S04 2-; OH - ;2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H +

4 elektron indirgeme işlemlerine, 4 elektron da oksidasyon işlemlerine katılır. Bu denklemleri toplayalım ve genel reaksiyon denklemini elde edelim:

Ni 2+ +2 H 2 O + 2 H 2 O à Ni 0 + H 2 + 2OH - + O 2 + 4 H +

Denklemin sağ tarafında hem H + hem de AH- su moleküllerini oluşturmak üzere bir araya gelirler:

H + + OH - à H 2 O

Dolayısıyla denklemin sağ tarafında 4 H+ iyonu ve 2 iyon yerine AH- 2 su molekülü ve 2 H+ iyonunu yazalım:

Ni 2+ +2 H 2 O + 2 H 2 O à Ni 0 + H 2 +2 H 2 O + O 2 + 2 H +

Denklemin her iki tarafındaki iki su molekülünü azaltalım:

Ni 2+ +2 H 2 O à Ni 0 + H 2 + O 2 + 2 H +

Bu kısa bir iyonik denklemdir. İyonik denklemin tamamını elde etmek için her iki tarafa da bir sülfat iyonu eklemeniz gerekir. SO 4 2- nikel sülfatın ayrışması sırasında oluşan ( II ) ve reaksiyona katılmamak:

Ni 2+ + SO 4 2- +2H 2 O à Ni 0 + H 2 + O 2 + 2H + + SO 4 2-

Böylece, bir nikel sülfat çözeltisinin elektrolizi sırasında ( II ) Katotta hidrojen ve nikel, anotta ise oksijen salınır.

NiSO 4 + 2H2 O à Ni + H 2 + H 2 SO 4 + O 2

Örnek 3. Sulu bir sodyum sülfat çözeltisinin inert bir anotla elektrolizi sırasında meydana gelen işlemler için denklemler yazın.

Standart elektrot sistemi potansiyeli Na + + e = Na 0, nötr bir sulu ortamdaki (-0,41 V) sulu elektrotun potansiyelinden önemli ölçüde daha negatiftir. Bu nedenle, hidrojenin salınmasıyla birlikte katotta suyun elektrokimyasal indirgenmesi meydana gelecektir.

2H 2 O - 2 H + + 2 OH -

ve Na iyonları + katoda gelen çözeltinin ona bitişik kısmında (katot boşluğu) birikecektir.

Anotta suyun elektrokimyasal oksidasyonu meydana gelecek ve oksijen salınımına yol açacaktır.

2 H 2 O – 4e à O 2 + 4 H +

bu sisteme karşılık geldiğinden standart elektrot potansiyeli (1,23 V), sistemi karakterize eden standart elektrot potansiyelinden (2,01 V) önemli ölçüde düşüktür

2 SO 4 2- + 2 e = S 2 Ö 8 2- .

SO 4 2- iyonları Elektroliz sırasında anoda doğru hareket eden akım anot boşluğunda birikecektir.

Katodik işlem denklemini ikiyle çarparak ve bunu anodik işlem denklemiyle ekleyerek elektroliz işleminin toplam denklemini elde ederiz:

6 H 2 Ö = 2 H 2 + 4 OH - + O 2 + 4 H +

Katot uzayında iyonların ve anot uzayında iyonların eş zamanlı birikiminin meydana geldiği göz önüne alındığında, sürecin genel denklemi aşağıdaki biçimde yazılabilir:

6H 2 O + 2Na 2 SO 4 = 2H 2 + 4Na + + 4OH - + O 2 + 4H + + 2SO 4 2-

Böylece, hidrojen ve oksijenin salınmasıyla eş zamanlı olarak sodyum hidroksit (katot boşluğunda) ve sülfürik asit (anot boşluğunda) oluşur.

Örnek 4.Bakır sülfat çözeltisinin elektrolizi ( II) CuS04.

Katot (-)<-- Cu 2+ + SO 4 2- à анод (+)

katot (-) Cu 2+ + 2e - Cu 0 2

anot (+) 2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H + 1

H+ iyonları çözeltide kalır SO 4 2- Çünkü sülfürik asit birikiyor.

2CuSO 4 + 2H 2 O ila 2Cu + 2H 2 SO 4 + O 2

Örnek 5. Bakır klorür çözeltisinin elektrolizi ( II) CuCl 2.

Katot (-)<-- Cu 2+ + 2Cl - à анод (+)

katot (-) Cu 2+ + 2e - Cu 0

anot (+) 2Cl - – 2e à Cl 0 2

Her iki denklem de iki elektron içerir.

Cu 2+ + 2e Cu 0 1

2Cl - ---– 2e Cl 2 1

Cu 2+ + 2 Cl - à Cu 0 + Cl 2 (iyonik denklem)

CuCl 2 - Cu + Cl 2 (moleküler denklem)

Örnek 6. Gümüş nitrat çözeltisinin elektrolizi AgNO3.

Katot (-)<-- Ag + + NO 3 - à Анод (+)

katot (-) Ag + + e à Ag 0

anot (+) 2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H +

Ag + + e à Ag 0 4

2H 2 O – 4 e à O 2 + 4H + 1

4 Ag + + 2 H 2 O à 4 Ag 0 + 4 H + + Ö 2 (iyonik denklem)

4 Ag + + 2 H 2 Öà 4 Ag 0 + 4 H + + Ö 2 + 4 HAYIR 3 - (tam iyonik denklem)

4 AgNO 3 + 2 H 2 Öà 4 Ag 0 + 4 HNO 3 + Ö 2 (moleküler denklem)

Örnek 7. Hidroklorik asit çözeltisinin elektroliziHC1.

Katot (-)<-- H + + Cl - à anot (+)

katot (-) 2H + + 2 eà H 2

anot (+) 2Cl - – 2 eà Cl 2

2 H + + 2 Cl - à H 2 + Cl 2 (iyonik denklem)

2 HC1à H 2 + Cl 2 (moleküler denklem)

Örnek 8. Sülfürik asit çözeltisinin elektroliziH 2 BU YÜZDEN 4 .

Katot (-) <-- 2H + + SO 4 2- à anot (+)

katot (-)2H+ + 2eà H2

anot(+) 2H 2 Ö – 4eà O2 + 4H+

2H+ + 2eà H 2 2

2H 2 Ö – 4eà O2 + 4H+1

4H+ + 2H2Oà 2H2 + 4H+ +O2

2H2Oà 2H2 + O2

Örnek 9. Potasyum hidroksit çözeltisinin elektroliziKOH.

Katot (-)<-- k + + AH - à anot (+)

Potasyum alüminyumun solundaki metallerin voltaj serisinde olduğundan, katotta potasyum katyonları indirgenmeyecektir; bunun yerine su moleküllerinde azalma meydana gelecektir:

2H 2 Ö + 2eà H2 +2OH - 4OH - -4eà 2H 2 O +O 2

katot(-) 2H 2 Ö + 2eà H2 +2OH - 2

anot(+) 4OH - - 4eà 2H 2 O +O 2 1

4H20 + 4OH -à 2H2 + 4OH - + 2H20 + O2

2 H 2 Öà 2 H 2 + Ö 2

Örnek 10. Potasyum nitrat çözeltisinin elektroliziBİLİYORUM 3 .

Katot (-) <-- K + + NO 3 - à anot (+)

2H 2 Ö + 2eà H 2 +2OH - 2H 2 O – 4eà O2+4H+

katot(-) 2H 2 Ö + 2eà H2+2OH-2

anot(+) 2H 2 Ö – 4eà O2 + 4H+1

4H20 + 2H20à 2H2 + 4OH - + 4H ++ O2

2H2Oà 2H2 + O2

Alüminyumun solundaki metallerin voltaj serisinde bulunan metallerle oksijen içeren asitler, alkaliler ve oksijen içeren asitlerin tuzlarının çözeltilerinden bir elektrik akımı geçtiğinde, suyun elektrolizi pratik olarak gerçekleşir. Bu durumda katotta hidrojen, anotta ise oksijen açığa çıkar.

Sonuçlar. Elektrolitlerin sulu çözeltilerinin elektroliz ürünlerini belirlerken, en basit durumlarda aşağıdaki hususlara rehberlik edilebilir:

1. Standart potansiyelin küçük cebirsel değeri olan metal iyonları -Li + önceAl 3+ kapsayıcı - elektronları yeniden ekleme eğilimi çok zayıftır, bu bakımdan iyonlara göre daha düşüktürH + (santimetre. Katyon aktivite serisi). Bu katyonları içeren bileşiklerin sulu çözeltilerinin elektrolizi sırasında iyonlar, katotta oksitleyici bir ajanın işlevini yerine getirir.H + , şemaya göre geri yükleme:

2 H 2 Ö+ 2 eà H 2 + 2OH -

2. Standart potansiyellerin pozitif değerlerine sahip metal katyonları (Cu 2+ , Ag + , Hg 2+ vb.) iyonlara kıyasla elektron ekleme eğilimi daha yüksektir. Tuzlarının sulu çözeltilerinin elektrolizi sırasında, katottaki oksitleyici maddenin işlevi bu katyonlar tarafından serbest bırakılırken, aşağıdaki şemaya göre metale indirgenir:

Cu 2+ +2 eà Cu 0

3. Metal tuzlarının sulu çözeltilerinin elektrolizi sırasındaZn, Fe, CD, Nivb., listelenen gruplar arasındaki voltaj serisinde orta bir pozisyonda yer alan katottaki indirgeme işlemi her iki şemaya göre gerçekleşir. Bu durumlarda açığa çıkan metalin kütlesi, bir kısmı hidrojen oluşumuna harcanan akan elektrik akımı miktarına karşılık gelmez.

4. Elektrolitlerin sulu çözeltilerinde, monoatomik anyonlar (Cl - , kardeşim - , J - ), oksijen içeren anyonlar (HAYIR 3 - , BU YÜZDEN 4 2- , P.O. 4 3- ve diğerleri) ve ayrıca suyun hidroksil iyonları. Bunlardan halojenür iyonları daha güçlü indirgeyici özelliklere sahiptir.F. iyonlarAHbunlar ve çok atomlu anyonlar arasında bir ara pozisyon işgal eder. Bu nedenle sulu çözeltilerin elektrolizi sırasındaHC1, HBr, H.J.veya bunların anottaki tuzları, halojenür iyonlarının oksidasyonu aşağıdaki şemaya göre gerçekleşir:

2 X - -2 eà X 2 0

Sülfatların, nitratların, fosfatların vb. sulu çözeltilerinin elektrolizi sırasında. Bir indirgeyici maddenin işlevi, aşağıdaki şemaya göre oksitleyici iyonlar tarafından gerçekleştirilir:

4 HOH – 4 eà 2 H 2 Ö + Ö 2 + 4 H +

.

Görevler.

Z A yazlık 1. Bir bakır sülfat çözeltisinin elektrolizi sırasında katotta 48 g bakır açığa çıktı. Anotta açığa çıkan gazın hacmini ve çözeltide oluşan sülfürik asitin kütlesini bulun.

Çözeltideki bakır sülfat hiçbir iyonu ayırmazC2+ veS0 4 2 ".

CuS0 4 = Cu 2+ + S0 4 2 "

Katot ve anotta meydana gelen işlemlerin denklemlerini yazalım. Katotta Cu katyonları azalır ve anotta su elektrolizi meydana gelir:

Cu 2+ +2e- = Cu12

2H 2 0-4e- = 4H + + 0 2 |1

Elektrolizin genel denklemi:

2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + 4H+ + O2 (kısa iyonik denklem)

Bakır sülfatın ayrışması sırasında oluşan denklemin her iki tarafına 2 sülfat iyonu ekleyelim ve iyonik denklemin tamamını elde edelim:

2Cu2+ + 2S042" + 2H20 = 2Cu + 4H+ + 2SO4 2" + O2

2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O2

Anotta açığa çıkan gaz oksijendir. Çözeltide sülfürik asit oluşur.

Bakırın molar kütlesi 64 g/mol olduğuna göre bakır maddesinin miktarını hesaplayalım:

Reaksiyon denklemine göre katotta 2 mol bakır salınırken anotta 1 mol oksijen açığa çıkar. Katotta 0,75 mol bakır salınıyor, anotta x mol oksijen salınıyor. Orantı kuralım:

2/1=0,75/x, x=0,75*1/2=0,375mol

Anotta 0,375 mol oksijen açığa çıktı,

v(O2) = 0,375 mol.

Açığa çıkan oksijenin hacmini hesaplayalım:

V(O2) = v(O2) «VM = 0,375 mol «22,4 l/mol = 8,4 l

Reaksiyon denklemine göre katotta 2 mol bakır salındığında çözeltide 2 mol sülfürik asit oluşur, yani katotta 0,75 mol bakır salınırsa 0,75 mol sülfürik asit oluşur. çözeltide v(H2SO4) = 0,75 mol. Sülfürik asidin molar kütlesini hesaplayalım:

M(H2SO4) = 2-1+32+16-4 = 98 g/mol.

Sülfürik asitin kütlesini hesaplayalım:

m(H2S04) = v(H2S04>M(H2S04) = = 0,75 mol «98 g/mol = 73,5 g.

Cevap: Anotta 8,4 litre oksijen açığa çıktı; Çözeltide 73,5 g sülfürik asit oluştu

Problem 2. 111,75 g potasyum klorür içeren sulu bir çözeltinin elektrolizi sırasında katot ve anotta açığa çıkan gazların hacmini bulun. Çözeltide hangi madde oluştu? Kütlesini bulun.

Çözeltideki potasyum klorür K+ ve Cl iyonlarına ayrışır:

2КС1 =К+ + Сl

Katotta potasyum iyonları indirgenmez; bunun yerine su molekülleri azalır. Anotta klorür iyonları oksitlenir ve klor açığa çıkar:

2H2O + 2e" = H2 + 20H-|1

2SG-2e" = C12|1

Elektrolizin genel denklemi:

2СГl+ 2Н2О = Н2 + 2ОН" + С12 (kısa iyonik denklem) Çözelti ayrıca potasyum klorürün ayrışması sırasında oluşan ve reaksiyona katılmayan K+ iyonlarını da içerir:

2K+ + 2Cl + 2H20 = H2 + 2K+ + 2OH" + C12

Denklemi moleküler formda yeniden yazalım:

2KS1 + 2H2O = H2 + C12 + 2KON

Katotta hidrojen, anotta klor açığa çıkar ve çözeltide potasyum hidroksit oluşur.

Çözelti 111.75 g potasyum klorür içeriyordu.

Potasyum klorürün molar kütlesini hesaplayalım:

M(KS1) = 39+35,5 = 74,5 g/mol

Potasyum klorür miktarını hesaplayalım:

Reaksiyon denklemine göre 2 mol potasyum klorürün elektrolizi sırasında 1 mol klor açığa çıkar. 1,5 mol potasyum klorürün elektrolizinin x mol klor üretmesine izin verin. Orantı kuralım:

2/1=1,5/x, x=1,5 /2=0,75 mol

0,75 mol klor açığa çıkacaktır, v(C!2) = 0,75 mol. Reaksiyon denklemine göre anotta 1 mol klor salındığında katotta 1 mol hidrojen salınır. Bu nedenle anotta 0,75 mol klor salınırsa katotta 0,75 mol hidrojen salınır, v(H2) = 0,75 mol.

Anotta salınan klorun hacmini hesaplayalım:

V(C12) = v(Cl2)-VM = 0,75 mol «22,4 l/mol = 16,8 l.

Hidrojenin hacmi klorun hacmine eşittir:

Y(H2) = Y(C12) = 16,81.

Reaksiyon denklemine göre, 2 mol potasyum klorürün elektrolizi 2 mol potasyum hidroksit üretir; bu, 0,75 mol potasyum klorürün elektrolizinin 0,75 mol potasyum hidroksit ürettiği anlamına gelir. Potasyum hidroksitin molar kütlesini hesaplayalım:

M(KOH) = 39+16+1 - 56 g/mol.

Potasyum hidroksitin kütlesini hesaplayalım:

m(KOH) = v(KOH>M(KOH) = 0,75 mol-56 g/mol = 42 g.

Cevap: Katotta 16,8 litre hidrojen açığa çıktı, anotta 16,8 litre klor açığa çıktı ve çözeltide 42 g potasyum hidroksit oluştu.

Sorun 3. 19 g iki değerlikli metal klorür çözeltisinin elektrolizi sırasında anotta 8,96 litre klor açığa çıktı. Hangi metal klorürün elektrolize tabi tutulduğunu belirleyin. Katotta açığa çıkan hidrojenin hacmini hesaplayın.

Bilinmeyen metal M'yi gösterelim, klorürünün formülü MC12'dir. Anotta klorür iyonları oksitlenir ve klor açığa çıkar. Durum, katotta hidrojenin salındığını, dolayısıyla su moleküllerinin azalmasının meydana geldiğini söylüyor:

2Н20 + 2е- = Н2 + 2ОH|1

2Cl-2e" = C12! 1

Elektrolizin genel denklemi:

2Cl + 2H2O = H2 + 2OH" + C12 (kısa iyonik denklem)

Çözelti ayrıca reaksiyon sırasında değişmeyen M2+ iyonlarını da içerir. Reaksiyonun tam iyonik denklemini yazalım:

2SG + M2+ + 2H2O = H2 + M2+ + 2OH- + C12

Reaksiyon denklemini moleküler formda yeniden yazalım:

MC12 + 2H2O - H2 + M(OH)2 + C12

Anotta açığa çıkan klor miktarını bulalım:

Reaksiyon denklemine göre bilinmeyen bir metalin 1 mol klorürünün elektrolizi sırasında 1 mol klor açığa çıkar. 0,4 mol klor açığa çıkarsa, 0,4 mol metal klorür elektrolize tabi tutuldu. Metal klorürün molar kütlesini hesaplayalım:

Bilinmeyen metal klorürün molar kütlesi 95 g/mol'dür. İki klor atomu başına 35,5"2 = 71 g/mol vardır. Bu nedenle metalin molar kütlesi 95-71 = 24 g/mol'dür. Magnezyum bu molar kütleye karşılık gelir.

Reaksiyon denklemine göre anotta salınan 1 mol klora karşılık katotta 1 mol hidrojen salınır. Bizim durumumuzda anotta 0,4 mol klor açığa çıktı, bu da katotta 0,4 mol hidrojenin salındığı anlamına geliyor. Hidrojenin hacmini hesaplayalım:

V(H2) = v(H2>VM = 0,4 mol «22,4 l/mol = 8,96 l.

Cevap: bir magnezyum klorür çözeltisi elektrolize tabi tutuldu; Katotta 8,96 litre hidrojen açığa çıktı.

*Sorun 4. %15 konsantrasyonlu 200 g potasyum sülfat çözeltisinin elektrolizi sırasında anotta 14,56 litre oksijen açığa çıktı. Elektroliz sonunda çözeltinin konsantrasyonunu hesaplayın.

Bir potasyum sülfat çözeltisinde su molekülleri hem katotta hem de anotta reaksiyona girer:

2Н20 + 2е" = Н2 + 20Н-|2

2H2O - 4e" = 4H+ + O2! 1

Her iki denklemi birlikte toplayalım:

6H2O = 2H2 + 4OH" + 4H+ + O2 veya

6H2O = 2H2 + 4H2O + O2 veya

2H2O = 2H2 + 02

Aslında, bir potasyum sülfat çözeltisinin elektrolizi meydana geldiğinde suyun elektrolizi de meydana gelir.

Bir çözeltideki çözünen maddenin konsantrasyonu aşağıdaki formülle belirlenir:

С=m(çözünen) %100 / m(çözelti)

Elektroliz sonunda potasyum sülfat çözeltisinin konsantrasyonunu bulmak için potasyum sülfatın kütlesini ve çözeltinin kütlesini bilmeniz gerekir. Potasyum sülfatın kütlesi reaksiyon sırasında değişmez. Orijinal çözeltideki potasyum sülfatın kütlesini hesaplayalım. Başlangıç ​​çözeltisinin konsantrasyonunu C olarak gösterelim.

m(K2S04) = C2 (K2S04) m(çözelti) = 0,15 200 g = 30 g.

Elektroliz sırasında suyun bir kısmı hidrojen ve oksijene dönüştürüldüğü için çözeltinin kütlesi değişir. Açığa çıkan oksijen miktarını hesaplayalım:

(Ö 2)=V(O2) / Vm =14,56l / 22,4l/mol=0,65mol

Reaksiyon denklemine göre 2 mol su, 1 mol oksijen üretir. X mol suyun ayrışması sırasında 0,65 mol oksijen açığa çıksın. Orantı kuralım:

1,3 mol su ayrıştı, v(H2O) = 1,3 mol.

Suyun molar kütlesini hesaplayalım:

M(H2O) = 1-2 + 16 = 18 g/mol.

Ayrışmış suyun kütlesini hesaplayalım:

m(H2O) = v(H2O>M(H2O) = 1,3 mol* 18 g/mol = 23,4 g.

Potasyum sülfat çözeltisinin kütlesi 23,4 g azalarak 200-23,4 = 176,6 g oldu.Şimdi elektroliz sonunda potasyum sülfat çözeltisinin konsantrasyonunu hesaplayalım:

C2 (K2 SO4)=m(K2 SO4) %100 / m(çözelti)=30g %100 / 176,6g=%17

Cevap: elektroliz sonunda çözeltinin konsantrasyonu% 17'dir.

*Görev 5. 188,3 g sodyum ve potasyum klorür karışımı suda çözüldü ve elde edilen çözeltiden bir elektrik akımı geçirildi. Elektroliz sırasında katotta 33,6 litre hidrojen açığa çıktı. Karışımın bileşimini ağırlıkça yüzde olarak hesaplayın.

Potasyum ve sodyum klorür karışımı suda çözüldükten sonra çözelti K+, Na+ ve Cl- iyonlarını içerir. Katotta ne potasyum iyonları ne de sodyum iyonları indirgenmez; su molekülleri azalır. Anotta klorür iyonları oksitlenir ve klor açığa çıkar:

Denklemleri moleküler biçimde yeniden yazalım:

2KS1 + 2N20 = N2 + C12 + 2KON

2NaCl + 2H2O = H2 + C12 + 2NaOH

Karışımın içerdiği potasyum klorür miktarını x mol, sodyum klorür miktarını mol olarak gösterelim. Reaksiyon denklemine göre 2 mol sodyum veya potasyum klorürün elektrolizi sırasında 1 mol hidrojen açığa çıkar. Bu nedenle, x mol potasyum klorürün elektrolizi sırasında x/2 veya 0,5x mol hidrojen oluşur ve x mol sodyum klorürün elektrolizi sırasında 0,5y mol hidrojen oluşur. Miktarı bulalım hidrojen maddeleri, karışımın elektrolizi sırasında salınır:

Denklemi yapalım: 0,5x + 0,5y = 1,5

Potasyum ve sodyum klorürlerin molar kütlelerini hesaplayalım:

M(KS1) = 39+35,5 = 74,5 g/mol

M(NaCl) = 23+35,5 = 58,5 g/mol

Kütle x mol potasyum klorür şuna eşittir:

m(KCl) = v(KCl)-M(KCl) = x mol-74,5 g/mol = 74,5x g.

Bir mol sodyum klorürün kütlesi:

m(KCl) = v(KCl)-M(KCl) = y mol-74,5 g/mol = 58,5y g.

Karışımın kütlesi 188,3 gr, ikinci denklemi oluşturalım:

74,5x + 58,5y= 188,3

Böylece iki bilinmeyenli iki denklem sistemini çözüyoruz:

0,5(x + y)= 1,5

74,5x + 58,5y=188,3g

İlk denklemden x'i ifade ediyoruz:

x + y = 1,5/0,5 = 3,

x = 3-y

Bu x değerini ikinci denklemde yerine koyarsak şunu elde ederiz:

74,5-(3-y) + 58,5y= 188,3

223,5-74,5y + 58,5y= 188,3

-16у = -35,2

y = 2,2 %100 / 188,3g = %31,65

Haydi hesaplayalım kütle kesri sodyum klorit:

w(NaCl) = %100 - w(KCl) = %68,35

Cevap: karışım %31,65 potasyum klorür ve %68,35 sodyum klorür içerir.

Kimyasal problemleri çözme
Faraday yasasını bilen
lise

Yazarın gelişimi

Okuldaki öğretim uygulamalarının gösterdiği gibi, çok çeşitli farklı kimyasal problemler arasında en büyük zorluklar, çözümü sağlam kimya bilgisine ek olarak, fizik dersi materyaline iyi derecede hakim olmayı gerektiren problemlerden kaynaklanmaktadır. Ve her lise, kimya ve fizik olmak üzere iki dersin bilgisini kullanarak en basit problemleri bile çözmeye dikkat etmese de, bu tür problemler bazen kimyanın ana disiplin olduğu üniversitelerdeki giriş sınavlarında bulunur. Dolayısıyla bir öğretmen sınıfta bu tür problemleri incelemeden, istemeden öğrencisini kimya alanında üniversiteye girme şansından mahrum bırakabilir.
Bu yazarın gelişimi, şu ya da bu şekilde “Elektroliz” konusuyla ilgili yirmiden fazla görev içermektedir. Bu tür problemleri çözmek için sadece “Elektroliz” konusu hakkında iyi bir bilgiye sahip olmak gerekli değildir. okul kursu kimya değil, aynı zamanda okul fizik dersinde işlenen Faraday yasasını da bilmek.
Belki de bu problem seçimi kesinlikle sınıftaki tüm öğrencilerin ilgisini çekmeyecek veya herkes için erişilebilir olmayacaktır. Bununla birlikte, bu tür görevlerin ilgili bir grup öğrenciyle bir grup veya seçmeli derste tartışılması tavsiye edilir. Bu tür problemlerin karmaşık olduğunu ve en azından bir okul kimya dersi için tipik olmadığını belirtmekte fayda var (ortalama bir kimya dersinden bahsediyoruz). ortaokul) ve bu nedenle bu tür görevler, 10. veya 11. sınıflar için okul veya bölge kimya olimpiyatlarının versiyonlarına güvenli bir şekilde dahil edilebilir.
Her problem için ayrıntılı bir çözüme sahip olmak, geliştirmeyi özellikle yeni başlayan öğretmenler için değerli bir araç haline getirir. Seçmeli bir ders veya kulüp dersi sırasında öğrencilerle çeşitli problemler yaşayan yaratıcı bir öğretmen, kesinlikle evde birkaç benzer problem çözecek ve bu gelişmeyi ev ödevlerini kontrol etme sürecinde kullanacak, bu da öğretmenin paha biçilmez zamanından önemli ölçüde tasarruf sağlayacaktır.

Soruna ilişkin teorik bilgiler

Kimyasal reaksiyonlar Bir çözelti veya erimiş elektrolit içine yerleştirilen elektrotlar üzerinde elektrik akımının etkisi altında akan elektroliz denir. Bir örneğe bakalım.

Yaklaşık 700 ° C sıcaklıktaki bir camda sodyum klorür NaCl eriyiği vardır, elektrotlar içine daldırılır. Eriyikten bir elektrik akımı geçmeden önce Na + ve Cl – iyonları düzensiz bir şekilde hareket eder, ancak bir elektrik akımı uygulandığında bu parçacıkların hareketi düzenli hale gelir: Na + iyonları negatif yüklü elektroda doğru koşar ve Cl – pozitif yüklü elektroda doğru iyonlar.

Ve o– yüklü bir atom veya yükü olan bir atom grubu.

Katyon– pozitif yüklü bir iyon.

Anyon– negatif yüklü iyon.

Katot– negatif yüklü bir elektrot (pozitif yüklü iyonlar – katyonlar) ona doğru hareket eder.

Anot– pozitif yüklü bir elektrot (negatif yüklü iyonlar – anyonlar) ona doğru hareket eder.

Platin elektrotlarda sodyum klorür eriyiğinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Karbon elektrotlar üzerinde sulu bir sodyum klorür çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

veya moleküler formda:

Karbon elektrotlar üzerinde sulu bir bakır(II) klorür çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

İÇİNDE elektrokimyasal serisi Metal aktivitesinde bakır hidrojenin sağında yer aldığından katotta bakır indirgenecek, anotta ise klor oksitlenecektir.

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir sodyum sülfat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Sulu bir potasyum nitrat çözeltisinin elektrolizi benzer şekilde gerçekleşir (platin elektrotlar).

Grafit elektrotlar üzerinde sulu bir çinko sülfat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir demir (III) nitrat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir gümüş nitrat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Platin elektrotlar üzerinde sulu bir alüminyum sülfat çözeltisinin elektrolizi

Toplam reaksiyon:

Bakır elektrotlar üzerinde sulu bir bakır sülfat çözeltisinin elektrolizi - elektrokimyasal arıtma

Solüsyondaki CuS04 konsantrasyonu sabit kalır, işlem anot malzemesinin katoda aktarılmasına indirgenir. Elektrokimyasal arıtma işleminin (saf metal elde edilmesi) özü budur.

Belirli bir tuz için elektroliz şemaları hazırlarken şunu hatırlamanız gerekir:

– hidrojenden daha yüksek standart elektrot potansiyeline (SEP) sahip metal katyonları (bakırdan altına kadar) elektroliz sırasında katotta neredeyse tamamen azalır;

– küçük SEP değerlerine sahip metal katyonları (lityumdan alüminyuma kadar) katotta indirgenmez, bunun yerine su molekülleri hidrojene indirgenir;

- SEP değerleri hidrojeninkinden daha düşük, ancak alüminyumunkinden daha büyük olan (alüminyumdan hidrojene) metal katyonları, katotta elektroliz sırasında suyla aynı anda azaltılır;

– sulu bir çözelti, örneğin Ag +, Cu 2+, Fe 2+ gibi çeşitli metallerin katyonlarının bir karışımını içeriyorsa, bu karışımda önce gümüş, ardından bakır ve demir en son indirgenecektir;

– elektroliz işlemi sırasında çözünmeyen anotta anyonların veya su moleküllerinin oksidasyonu meydana gelir ve S2–, I–, Br–, Cl– anyonları kolayca oksitlenir;

– eğer çözelti oksijen içeren asitlerin anyonlarını içeriyorsa, su molekülleri anotta oksijene oksitlenir;

– anot çözünürse, elektroliz sırasında kendisi oksidasyona uğrar, yani dış devreye elektronlar gönderir: elektronlar serbest bırakıldığında elektrot ile çözelti arasındaki denge değişir ve anot çözülür.

Tüm elektrot işlemleri serisinden yalnızca genel denkleme karşılık gelenleri seçersek

M z+ + ze= M,

o zaman alırız metal stres aralığı. Hidrojen de her zaman bu sıraya yerleştirilir; bu, hangi metallerin hidrojeni sulu asit çözeltilerinden çıkarabildiğini ve hangilerinin olmadığını görmenizi sağlar (tablo).

Masa

Metal stres aralığı

Denklem elektrot işlem	Standart elektrot potansiyel 25 °C, V	Denklem elektrot işlem	Standart elektrot potansiyel 25 °C'de, V
Li + + 1 e= Li 0	–3,045	Co 2+ + 2 e= Co 0	–0,277
Rb + + 1 e= Rb 0	–2,925	Hayır 2+ + 2 e= Ni 0	–0,250
K + + 1 e= K 0	–2,925	sn 2+ + 2 e= Sn0	–0,136
C'ler + + 1 e= Cs 0	–2,923	Pb2+ + 2 e= Pb0	–0,126
Yaklaşık 2+ + 2 e= Ca 0	–2,866	Fe 3+ + 3 e= Fe 0	–0,036
Hayır + + 1 e= Na 0	–2,714	2H + + 2 e=H2	0
Mg 2+ + 2 e= Mg0	–2,363	Bi 3+ + 3 e= Bi 0	0,215
Al 3+ + 3 e= A10	–1,662	Cu 2+ + 2 e= Cu 0	0,337
Ti 2+ + 2 e= Ti 0	–1,628	Cu + +1 e= Cu 0	0,521
Mn 2+ + 2 e= Mn 0	–1,180	Hg 2 2+ + 2 e= 2Hg0	0,788
Kr 2+ + 2 e= Kr0	–0,913	Ağ + + 1 e= Ag 0	0,799
Zn2+ + 2 e= Zn 0	–0,763	Hg 2+ + 2 e= Hg 0	0,854
Kr 3+ + 3 e= Kr0	–0,744	Nokta 2+ + 2 e= Nokta 0	1,2
Fe 2+ + 2 e= Fe 0	–0,440	Au 3+ + 3 e= Au 0	1,498
CD 2+ + 2 e= CD 0	–0,403	Au + + 1 e= Au 0	1,691

Daha basit bir biçimde metal gerilim serisi şu şekilde temsil edilebilir:

Elektroliz problemlerinin çoğunu çözmek için formülü aşağıda verilen Faraday kanunu bilgisi gereklidir:

M = M BEN T/(z F),

Nerede M– elektrot üzerinde salınan maddenin kütlesi, F– Faraday sayısı 96.485 A·s/mol veya 26,8 A·s/mol'e eşittir, M– elektroliz sırasında elementin molar kütlesi azalır, T– elektroliz işleminin süresi (saniye cinsinden), BEN– akım gücü (amper cinsinden), z– sürece katılan elektronların sayısı.

Sorun koşulları

1. Bir nikel nitrat çözeltisinin 20 A akımda 1 saat boyunca elektrolizi sırasında hangi miktarda nikel açığa çıkacak?

2. 10 saat içinde 0,005 kg saf metal elde etmek için gümüş nitrat çözeltisinin elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

3. Bakır(II) klorür eriyiğinin 50 A akımda 2 saat boyunca elektrolizi sırasında hangi bakır kütlesi açığa çıkacak?

4. 3,5 g çinko elde etmek için sulu bir çinko sülfat çözeltisini 120 A akımda elektrolize etmek ne kadar sürer?

5. Bir demir(III) sülfat çözeltisinin 200 A akımda 2 saat elektrolizi sırasında hangi demir kütlesi açığa çıkacaktır?

6. 15 saat içinde 200 g saf metal elde etmek için bir bakır (II) nitrat çözeltisinin elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

7. 20 g saf demir elde etmek için bir eriyik demir(II) klorürün 30 A akımda elektrolizi ne kadar sürer?

8. 1,5 saat içinde 0,5 kg saf metal elde etmek için bir cıva(II) nitrat çözeltisinin elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

9. 1,5 saat içinde 100 g saf metal elde etmek için erimiş sodyum klorürün elektroliz işlemini hangi akım gücünde gerçekleştirmek gerekir?

10. Potasyum klorür eriyiği 2 saat süreyle 5 A akımda elektrolize tabi tutuldu. Ortaya çıkan metal, 2 kg ağırlığındaki suyla reaksiyona girdi. Alkali çözeltisinin hangi konsantrasyonu elde edildi?

11. Mevcut güçte 0,5 saat boyunca bir demir (III) sülfat çözeltisinin elektrolizi ile elde edilen demir ile tamamen reaksiyona girmek için kaç gram% 30'luk hidroklorik asit çözeltisi gerekli olacaktır?
10 Ha?

12. 15 A akımda 245 dakika boyunca gerçekleştirilen erimiş alüminyum klorürün elektrolizi işleminde saf alüminyum elde edildi. Belirli bir alüminyum kütlesinin demir (III) oksit ile reaksiyona sokulmasıyla alüminotermik yöntemle kaç gram demir elde edilebilir?

13. Bir alüminyum sülfat çözeltisinin 25 A akımda 300 dakika boyunca elektrolizi ile elde edilen alüminyum ile reaksiyona girmek (potasyum tetrahidroksialüminat oluşturmak için) 1.111 g/ml yoğunluğa sahip %12'lik bir KOH çözeltisinin kaç mililitresine ihtiyaç duyulacaktır?

14. 55 A akımda 100 dakika boyunca bir çinko sülfat çözeltisinin elektrolizi ile elde edilen çinko ile reaksiyona girmek için 1.139 g/ml yoğunluğa sahip %20'lik bir sülfürik asit çözeltisinin kaç mililitresine ihtiyaç duyulacaktır?

15. Aşırı sıcak konsantre nitrik asidin, bir krom (III) sülfat çözeltisinin 75 A akımda 100 dakika boyunca elektrolizi ile elde edilen krom ile reaksiyona sokulmasıyla hangi hacimde nitrojen (IV) oksit (n.o.) elde edilecektir?

16. Fazla nitrik asit çözeltisinin, bakır(II) klorür eriyiğinin 10,5 A akımda 50 dakika elektrolizi ile elde edilen bakır ile etkileşimi sonucu hangi hacimde nitrojen(II) oksit (n.o.) elde edilecektir?

17. 100 g %30'luk hidroklorik asit çözeltisi ile reaksiyonun tamamlanması için gerekli demiri elde etmek üzere 30 A akımda bir eriyik demir(II) klorürün elektrolizi ne kadar sürer?

18. Isıtıldığında 200 g% 35'lik sülfürik asit çözeltisiyle tam reaksiyon için gereken nikeli elde etmek için bir nikel nitrat çözeltisini 15 A akımda elektrolize etmek ne kadar sürer?

19. Sodyum klorür eriyiği 20 A akımda 30 dakika elektroliz edildi ve potasyum klorür eriyiği 80 dakika 18 A akımda elektroliz edildi. Her iki metal de 1 kg su içinde çözüldü. Ortaya çıkan çözeltideki alkali konsantrasyonunu bulun.

20. Magnezyum klorürün elektrolizi ile elde edilen magnezyum, mevcut güçte 200 dakika boyunca erir
10 A, yoğunluğu 1,178 g/ml olan 1,5 l %25 sülfürik asit çözeltisi içinde çözüldü. Ortaya çıkan çözeltideki magnezyum sülfat konsantrasyonunu bulun.

21. Çinko sülfat çözeltisinin akım gücünde 100 dakika elektrolizi ile elde edilen çinko

17 A, yoğunluğu 1,066 g/ml olan 1 litre %10 sülfürik asit çözeltisi içinde çözündürüldü. Ortaya çıkan çözeltideki çinko sülfat konsantrasyonunu bulun.

22. Demir(III) klorür eriyiğinin 11 A akımda 70 dakika süreyle elektrolizi ile elde edilen demir, toza dönüştürüldü ve 300 g %18 bakır(II) sülfat çözeltisine daldırıldı. Çöken bakırın kütlesini bulun.

23. Magnezyum klorürün elektrolizi ile elde edilen magnezyum, mevcut güçte 90 dakika boyunca erir
17 A, fazla miktarda alınan hidroklorik asit çözeltisine daldırıldı. Salınan hidrojenin hacmini ve miktarını bulun (n.s.).

24. Bir alüminyum sülfat çözeltisi, 20 A akımda 1 saat boyunca elektrolize tabi tutuldu. Elde edilen alüminyumla tamamen reaksiyona girmek için kaç gram% 15'lik bir hidroklorik asit çözeltisi gerekli olacaktır?

25. Magnezyum klorür eriyiğinin 22 A akımda 35 dakika elektrolizi ile elde edilen magnezyumun tamamen yanması için kaç litre oksijen ve hava (n.o.) gerekli olacaktır?

Yanıtlar ve çözümler için aşağıdaki konulara bakın

Bir çözeltiye veya erimiş elektrolite batırılmış elektrotlar üzerinde elektrik akımının etkisi altında akan.

İki tip elektrot vardır.

Anot oksidasyon.

Katot- bu olayın meydana geldiği elektrottur iyileşmek. Anyonlar pozitif yüke sahip olduğundan anoda yönelirler. Katyonlar katoda yönelir çünkü negatif yüklüdür ve fizik kanunlarına göre farklı yükler birbirini çeker. Herhangi bir elektrokimyasal işlemde her iki elektrot da mevcuttur. Elektrolizin gerçekleştirildiği cihaza elektrolizör denir. Pirinç. 1.

Elektrolizin niceliksel özellikleri iki Faraday yasasıyla ifade edilir:

1) Elektrotta salınan maddenin kütlesi, elektrolitten geçen elektrik miktarıyla doğru orantılıdır.

2) Çeşitli kimyasal bileşiklerin elektrolizi sırasında, maddelerin elektrokimyasal eşdeğerleriyle orantılı kütleleri elektrotlarda eşit miktarda elektrik açığa çıkar.

Bu iki yasa tek bir denklemde birleştirilebilir:

Nerede M– salınan maddenin kütlesi, g;

N– elektrot işleminde aktarılan elektronların sayısı;

F– Faraday sayısı ( F=96485 C/mol)

BEN– akım gücü, A;

T- zamanlar;

M– salınan maddenin molar kütlesi, g/mol.

Elektroliz ile sulu çözeltiler elektrot işlemleri iyonlar arasındaki rekabet nedeniyle karmaşıklaşır (su molekülleri elektrolize de katılabilir). Katottaki azalma, metalin standart elektrot potansiyelleri serisindeki konumuyla belirlenir.

Standart elektrot potansiyeli hidrojeninkinden daha büyük olan (Cu2+'dan Au3+'ya) metal katyonları, elektroliz sırasında katotta neredeyse tamamen indirgenir. Me n+ + nē →Me Düşük standart elektrot potansiyeline sahip metal katyonları (Li2+ ila Al3+ dahil) katotta indirgenmez, bunun yerine su molekülleri azaltılır. 2H2O + 2ē → H2 + 2OH- Standart elektrot potansiyeli hidrojeninkinden daha düşük, ancak alüminyumunkinden daha büyük olan (Mn2+'dan H'ye) metal katyonları, elektroliz sırasında su molekülleriyle aynı anda katotta indirgenir. Me n+ + nē →Me 2H2O + 2ē → H2 + 2OH- Çözeltide birden fazla katyon varsa, katotta ilk önce en az aktif metalin katyonları indirgenir.

Örnek sodyum sülfat (Na2SO4)

Na2SO4↔ 2Na++ SO42-

katot: 2H2O + 2e → H2 + 2OH-

anot: 2H2O - 4e → O2 + 4H+

4OH-- 4H+→ 4H2O

Elektroliz erir birçok reaktif metal elde edilir. Erimiş sodyum sülfat ayrıştığında sodyum iyonları ve sülfat iyonları oluşur.

Na2SO4 → 2Na+ + SO42−

– katotta sodyum salınır:

Na+ + 1 e− → Na

– anotta oksijen ve kükürt oksit (VI) salınır:

2SO42− − 4 e− → 2SO3 +O2

– reaksiyonun toplam iyonik denklemi (katodik prosesin denklemi 4 ile çarpılır)

4 Na+ + 2SO42− → 4 Na 0 + 2SO3 +O2

– toplam reaksiyon:

4 Na2SO44 Na 0 + 2SO3 +O2

Erimiş tuzların elektrolizi

Suyla kolayca etkileşime giren yüksek derecede aktif metaller (sodyum, alüminyum, magnezyum, kalsiyum vb.) Elde etmek için erimiş tuzların veya oksitlerin elektrolizi kullanılır:

1. Erimiş bakır (II) klorürün elektrolizi.

Elektrot işlemleri yarı reaksiyonlarla ifade edilebilir:

katot K(-) üzerinde: Cu 2+ + 2e = Cu 0 - katodik indirgeme

anotta A(+): 2Cl – - 2e = Cl 2 - anodik oksidasyon

Bir maddenin elektrokimyasal ayrışmasının genel reaksiyonu, iki elektrot yarı reaksiyonunun toplamıdır ve bakır klorür için aşağıdaki denklemle ifade edilir:

Cu 2+ + 2 Cl – = Cu + Cl 2

Alkalilerin ve oksoasit tuzlarının elektrolizi sırasında anotta oksijen açığa çıkar:

4OH – - 4e = 2H20 + O2

2SO 4 2– - 4e = 2SO 3 + O 2

2. Potasyum klorür eriyiğinin elektrolizi:

Çözeltilerin elektrolizi

Elektrolitlerin çözeltileri veya eriyiklerindeki elektrotlarda, içinden bir elektrik akımı geçtiğinde meydana gelen redoks reaksiyonları dizisine elektroliz denir.

Akım kaynağının "-" katotunda, bir çözeltiden veya eriyikten elektronları katyonlara aktarma işlemi meydana gelir, dolayısıyla katot bir "indirgeyici madde" olur.

“+” anotta elektronlar anyonlar tarafından verilir, dolayısıyla anot bir “oksitleyici maddedir”.

Elektroliz sırasında hem anotta hem de katotta birbiriyle yarışan işlemler meydana gelebilir.

Elektroliz, inert (tükenmeyen) bir anot (örneğin, grafit veya platin) kullanılarak gerçekleştirildiğinde, kural olarak, iki oksidatif ve iki indirgeme işlemi rekabet eder:
anotta - anyonların ve hidroksit iyonlarının oksidasyonu,
katotta - katyonların ve hidrojen iyonlarının azaltılması.

Elektroliz, aktif (sarf malzemesi) bir anot kullanılarak gerçekleştirildiğinde, süreç daha karmaşık hale gelir ve elektrotlar üzerindeki rakip reaksiyonlar şunlardır:
anotta - anyonların ve hidroksit iyonlarının oksidasyonu, metalin anodik çözünmesi - anot malzemesi;
katotta - tuz katyonu ve hidrojen iyonlarının azaltılması, anodun çözülmesiyle elde edilen metal katyonlarının azaltılması.

Anot ve katotta en olası proses seçilirken en az enerji gerektiren reaksiyonun gerçekleşeceği pozisyondan ilerlemek gerekir. Ek olarak, tuz çözeltilerinin inert bir elektrotla elektrolizi sırasında anot ve katotta en olası işlemi seçmek için aşağıdaki kurallar kullanılır:

1. Anotta aşağıdaki ürünler oluşabilir:

a) SO4 2-, NO - 3, PO 4 3- anyonları içeren çözeltilerin ve alkali çözeltilerin elektrolizi sırasında, anotta su oksitlenir ve oksijen açığa çıkar;

A + 2H 2 Ö - 4e - = 4H + + Ö 2

b) Cl-, Br-, I- anyonlarının oksidasyonu sırasında sırasıyla klor, brom ve iyot açığa çıkar;

A + Cl - +e - = Cl 0

2. Katotta aşağıdaki ürünler oluşabilir:

a) Al3+'nın solundaki voltaj serisinde bulunan iyonları içeren tuz çözeltilerinin elektrolizi sırasında katotta su azalır ve hidrojen açığa çıkar;

K - 2H20 + 2e - = H2 + 2OH -

b) metal iyonu voltaj serisinde hidrojenin sağında bulunuyorsa, katotta metal salınır.

K - Ben n+ + ne - = Ben 0

c) Al + ve H + arasındaki voltaj aralığında bulunan iyonları içeren tuz çözeltilerinin elektrolizi sırasında, katotta hem katyon indirgeme hem de hidrojen oluşumuna ilişkin birbiriyle yarışan süreçler meydana gelebilir.

Örnek: Sulu bir gümüş nitrat çözeltisinin inert elektrotlar üzerinde elektrolizi

Gümüş nitratın ayrışması:

AgNO 3 = Ag + + NO 3 -

Sulu bir AgN03 çözeltisinin elektrolizi sırasında, katotta Ag + iyonlarının indirgenmesi meydana gelir ve anotta su moleküllerinin oksidasyonu meydana gelir:

Katot: Аg + + e = А g

Anot: 2H 2 O - 4e = 4H + + O 2

Özet denklem:_______________________________________________

4AgNO3 + 2H20 = 4Ag + 4HNO3 + O2

Sulu çözeltilerin elektrolizi için şemalar hazırlayın: a) bakır sülfat; b) magnezyum klorür; c) potasyum sülfat.

Her durumda elektroliz, karbon elektrotlar kullanılarak gerçekleştirilir.

Örnek: Sulu bir bakır klorür çözeltisinin inert elektrotlar üzerinde elektrolizi

Bakır klorürün ayrışması:

CuCl 2 ↔ Cu 2+ + 2Cl -

Çözelti, bir elektrik akımının etkisi altında ilgili elektrotlara yönlendirilen Cu2+ ve 2Cl iyonlarını içerir:

Katot - Cu 2+ + 2e = Cu 0

Anot + 2Cl - - 2e = Cl 2

_______________________________

CuCl2 = Cu + Cl2

Katotta metalik bakır açığa çıkar ve anotta klor gazı açığa çıkar.

Bir CuCl2 çözeltisinin ele alınan elektrolizi örneğinde anot olarak bir bakır plaka alırsak, o zaman Cl 0 iyonlarını boşaltmak ve klor, oksidasyonu serbest bırakmak yerine, katotta ve oksidasyon işlemlerinin meydana geldiği anotta bakır salınır. anotta (bakır) meydana gelir.

Bu durumda anodun kendisi çözünür ve Cu 2+ iyonları formunda çözeltiye girer.

CuCl2'nin çözünür bir anotla elektrolizi şu şekilde yazılabilir:

Tuz çözeltilerinin çözünür bir anotla elektrolizi, anot malzemesinin oksidasyonuna (çözünmesine) indirgenir ve buna metalin anottan katoda transferi eşlik eder. Bu özellik, metallerin kirletici maddelerden arındırılmasında (temizlenmesinde) yaygın olarak kullanılmaktadır.

Örnek: Sulu bir magnezyum klorür çözeltisinin inert elektrotlar üzerinde elektrolizi

Magnezyum klorürün sulu çözeltide ayrışması:

MgCl 2 ↔ Mg 2+ +2Сl -

Magnezyum iyonları sulu bir çözeltide indirgenemez (su azaltılır), klorür iyonları oksitlenir.

Elektroliz şeması:

Örnek: Sulu bir bakır sülfat çözeltisinin inert elektrotlar üzerinde elektrolizi

Çözeltide bakır sülfat iyonlara ayrışır:

CuS04 = Cu2+ + SO42-

Bakır iyonları sulu bir çözeltide katotta indirgenebilir.

Sulu bir çözeltideki sülfat iyonları oksitlenmez, dolayısıyla anotta su oksidasyonu meydana gelir.

Elektroliz şeması:

Aktif bir metal tuzunun ve oksijen içeren bir asidin (K2S04) sulu bir çözeltisinin inert elektrotlar üzerinde elektrolizi

Örnek: Potasyum sülfatın sulu çözeltide ayrışması:

K 2 SO 4 = 2K + + SO 4 2-

Sulu çözeltide potasyum iyonları ve sülfat iyonları elektrotlardan boşaltılamaz, bu nedenle katotta indirgeme, anotta ise suyun oksidasyonu meydana gelir.

Elektroliz şeması:

veya 4H + + 4OH - = 4H20 (karıştırılarak gerçekleştirilir) verildiğinde,

H2O2H2+O2

Aktif bir metal tuzunun ve oksijen içeren bir asidin sulu çözeltisinden bir elektrik akımı geçirilirse, ne metal katyonları ne de asit kalıntısının iyonları boşaltılmaz.

Katotta hidrojen salınır ve anotta oksijen salınır ve elektroliz, suyun elektrolitik ayrışmasına indirgenir.

Sodyum hidroksitin eriyik elektrolizi

Suyun elektrolizi her zaman inert bir elektrolit varlığında gerçekleştirilir (çok zayıf bir elektrolitin - suyun elektriksel iletkenliğini arttırmak için):

Faraday yasası

Elektrik akımının etkisi altında oluşan madde miktarının zamana, akımın gücüne ve elektrolitin doğasına bağımlılığı, Faraday'ın genelleştirilmiş yasasına dayanarak belirlenebilir:

burada m, elektroliz sırasında oluşan maddenin kütlesidir (g);

E, maddenin eşdeğer kütlesidir (g/mol);

M, maddenin molar kütlesidir (g/mol);

n verilen veya alınan elektronların sayısıdır;

ben - mevcut güç (A); t - süreç süresi (süreleri);

F, Faraday sabitidir ve bir maddenin 1 eşdeğer kütlesini serbest bırakmak için gereken elektrik miktarını karakterize eder (F = 96.500 C/mol = 26,8 Ah/mol).

İnorganik bileşiklerin hidrolizi

Tuz iyonlarının su ile etkileşime girerek zayıf elektrolit moleküllerinin oluşumuna tuz hidrolizi denir.

Tuzu, bir bazın asitle nötrleştirilmesinin bir ürünü olarak düşünürsek, tuzları her biri için hidrolizin kendi yolunda ilerleyeceği dört gruba ayırabiliriz.

1. Güçlü bir baz ve güçlü bir asit (KBr, NaCl, NaNO3) tarafından oluşturulan tuz, bu durumda zayıf bir elektrolit oluşmadığından hidrolize uğramayacaktır. Çevrenin tepkisi nötr kalıyor.

2. Zayıf bir baz ve güçlü bir asit FeCl2, NH4Cl, Al2 (S04)3, MgS04) tarafından oluşturulan bir tuzda katyon hidrolize uğrar:

FeCl 2 + HOH → Fe(OH)Cl + HCl

Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - → FeOH + + 2Cl - + H +

Hidroliz sonucunda zayıf bir elektrolit, H+ iyonu ve diğer iyonlar oluşur. çözelti pH'ı< 7 (раствор приобретает кислую реакцию).

3. Güçlü bir baz ve zayıf bir asitten (KClO, K2SiO3, Na2C03, CH3COONa) oluşan bir tuz, anyonda hidrolize uğrayarak zayıf bir elektrolit, hidroksit iyonu ve diğer iyonların oluşmasına neden olur. .

K 2 SiO 3 + HOH → KHSiO 3 + KOH

2K + +SiO3 2- + H + + OH - → HSiO3 - + 2K + + OH -

Bu tür çözeltilerin pH'ı > 7'dir (çözelti alkalin hale gelir).

4. Zayıf bir baz ve zayıf bir asitten (CH3COONH4, (NH4)2C03, Al2S3) oluşan bir tuz, hem katyon hem de anyon tarafından hidrolize edilir. Sonuç olarak, hafifçe ayrışan bir baz ve asit oluşur. Bu tür tuzların çözeltilerinin pH'ı asit ve bazın bağıl kuvvetine bağlıdır.

Zayıf bir asit tuzunun ve güçlü bir bazın hidrolizi için reaksiyon denklemlerini yazma algoritması

Tuzların hidrolizi için birkaç seçenek vardır:

1. Zayıf bir asit ve güçlü bir bazın tuzunun hidrolizi: (CH3COONa, KCN, Na2C03).

Örnek 1. Sodyum asetatın hidrolizi.

veya CH3COO – + Na + + H2O ↔ CH3COOH + Na + + OH –

CH3COO – + H2O ↔ CH3COOH + OH –

Asetik asit zayıf ayrıştığı için asetat iyonu H+ iyonuna bağlanır ve suyun ayrışma dengesi Le Chatelier prensibine göre sağa kayar.

OH - iyonları çözeltide birikir (pH >7)

Tuz bir polibazik asitten oluşuyorsa, hidroliz aşamalar halinde gerçekleşir.

Örneğin karbonat hidrolizi: Na 2 CO 3

Aşama I: CO 3 2– + H 2 O ↔ HCO 3 – + OH –

Aşama II: HCO 3 – + H 2 O ↔ H 2 CO 3 + OH –

Na2C03 + H20 = NaHC03 + NaOH

Genellikle yalnızca ilk aşamada meydana gelen süreç pratik öneme sahiptir ve bu, kural olarak tuzların hidrolizinin değerlendirilmesiyle sınırlıdır.

İkinci aşamadaki hidroliz dengesi, birinci aşamanın dengesine kıyasla önemli ölçüde sola kaydırılır, çünkü ilk aşamada ikinci aşamaya (H2CO3) göre daha zayıf bir elektrolit (HCO3 -) oluşur.

Örnek 2. Rubidyum ortofosfatın hidrolizi.

1. Hidroliz tipini belirleyin:

Rb 3 PO 4 ↔ 3Rb + + P.O. 4 3–

Rubidyum bir alkali metaldir, hidroksiti güçlü bir bazdır, fosforik asit, özellikle fosfat oluşumuna karşılık gelen üçüncü ayrışma aşamasında zayıf bir asittir.

Anyonda hidroliz meydana gelir.

PO 3- 4 + H–OH ↔ HPO 2- 4 + OH – .

Ürünler hidrofosfat ve hidroksit iyonlarıdır, ortam alkalidir.

3. Moleküler denklemi oluşturun:

Rb3P04 + H20 ↔ Rb2HP04 + RbOH.

Bir asit tuzu - rubidyum hidrojen fosfat elde ettik.

Güçlü bir asit ve zayıf bir bazın tuzunun hidrolizi için reaksiyon denklemlerini yazma algoritması

2. Güçlü bir asit ve zayıf bir bazın tuzunun hidrolizi: NH4NO3, AlCl3, Fe2 (S04) 3.

Örnek 1. Amonyum nitratın hidrolizi.

NH 4 + + NO 3 – + H 2 O ↔ NH 4 OH + NO 3 – + H +

NH4 + + H20 ↔ NH4OH + H +

Çoklu yüklü katyon durumunda hidroliz adım adım ilerler, örneğin:

Aşama I: Cu 2+ + HOH ↔ CuOH + + H +

Aşama II: CuOH + + HOH ↔ Cu(OH)2 + H +

CuCl2 + H2O = CuOHCl + HCl

Bu durumda, hidrojen iyonlarının konsantrasyonu ve çözeltideki ortamın pH'ı da esas olarak hidrolizin ilk aşaması tarafından belirlenir.

Örnek 2. Bakır(II) sülfatın hidrolizi

1. Hidroliz tipini belirleyin. Bu aşamada tuz ayrışma denklemini yazmak gerekir:

CuS04 ↔ Cu 2+ + SO 2- 4.

Bir tuz, zayıf bir bazın katyonu (vurguluyoruz) ve güçlü bir asidin anyonundan oluşur. Katyonun hidrolizi meydana gelir.

2. Hidrolizin iyonik denklemini yazıyoruz ve ortamı belirliyoruz:

Cu 2+ + H-OH ↔ CuOH + + H + .

Bir hidroksibakır(II) katyonu ve bir hidrojen iyonu oluşur, ortam asidiktir.

3. Moleküler bir denklem oluşturun.

Böyle bir denklemin derlenmesinin belirli bir resmi görev olduğu dikkate alınmalıdır. Çözeltideki pozitif ve negatif parçacıklardan yalnızca kağıt üzerinde bulunan nötr parçacıklar oluşturuyoruz. Bu durumda (CuOH)2SO4 formülünü oluşturabiliriz ancak bunu yapmak için iyonik denklemimizi zihinsel olarak ikiyle çarpmamız gerekir.

Şunu elde ederiz:

2CuS04 + 2H20 ↔ (CuOH)2S04 + H2S04.

Reaksiyon ürününün bazik tuzlar grubuna ait olduğunu lütfen unutmayın. Ana tuzların adları gibi ara tuzların adları da anyon ve katyon adlarından oluşmalıdır; bu durumda tuza “hidroksibakır(II) sülfat” adını vereceğiz.

Zayıf bir asit ve zayıf bir bazın tuzunun hidrolizi için reaksiyon denklemlerini yazma algoritması

3. Zayıf bir asit ve zayıf bir bazın tuzunun hidrolizi:

Örnek 1. Amonyum asetatın hidrolizi.

CH3COO – + NH4 + + H2O ↔ CH3COOH + NH4OH

Bu durumda hafif ayrışmış iki bileşik oluşur ve çözeltinin pH'ı asit ve bazın bağıl kuvvetine bağlıdır.

Hidroliz ürünleri, örneğin bir çökelti veya gaz halindeki madde formunda çözeltiden uzaklaştırılabiliyorsa, o zaman hidroliz tamamlanmaya devam eder.

Örnek 2. Alüminyum sülfürün hidrolizi.

Al 2 S 3 + 6H 2 Ö = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

2А l 3+ + 3 S 2- + 6Н 2 О = 2Аl(ОН) 3 (çökelti) + ЗН 2 S (gaz)

Örnek 3 Alüminyum asetatın hidrolizi

1. Hidroliz tipini belirleyin:

Al(CH3COO)3 = Al 3+ + 3CH 3 COO – .

Zayıf bir bazın katyonu ve zayıf bir asidin anyonlarından tuz oluşur.

2. İyonik hidroliz denklemlerini yazıp ortamı belirliyoruz:

Al 3+ + H–OH ↔ AlOH 2+ + H +,

CH3COO – + H–OH ↔ CH3COOH + OH – .

Alüminyum hidroksitin çok zayıf bir baz olduğu göz önüne alındığında, katyondaki hidrolizin anyona göre daha büyük oranda gerçekleşeceğini varsayıyoruz. Sonuç olarak çözeltide fazla miktarda hidrojen iyonu olacak ve ortam asidik olacaktır.

Burada reaksiyon için özet bir denklem oluşturmaya çalışmanın bir anlamı yok. Her iki reaksiyon da geri dönüşümlüdür, birbirleriyle hiçbir bağlantısı yoktur ve bu tür bir toplama anlamsızdır.

3. Moleküler bir denklem kuralım:

Al(CH3COO)3 + H20 = AlOH(CH3COO)2 + CH3COOH.

Bu aynı zamanda tuz formüllerinin ve bunların isimlendirilmesinin hazırlanmasına yönelik resmi bir alıştırmadır. Ortaya çıkan tuza hidroksoalüminyum asetat diyelim.

Güçlü bir asit ve güçlü bir bazın tuzunun hidrolizi için reaksiyon denklemlerini yazma algoritması

4. Kuvvetli bir asit ve kuvvetli bir bazın oluşturduğu tuzlar hidrolize uğramazlar çünkü zayıf ayrışan tek bileşik H2O'dur.

Güçlü bir asit ve güçlü bir bazın tuzu hidrolize uğramaz ve çözelti nötrdür.