Презентация "Электролиз растворов электролитов" по физике – проект, доклад

Презентация для проведения урока по физике в 10 классе на тему «Электрический ток в жидкостях» В презентации рассматриваются электролитическая диссоциация, электрический ток в электролитах, электролиз, его законы и применение

@ Краснополянская школа № 1 Домнин Константин Михайлович 2006 год

Электрический ток в различных средах

Электрический ток в жидкостях

ВОПРОСЫ:

Электролитическая диссоциация Электрический ток в электролитах. Электролиз Законы электролиза Применение электролиза

Электролитическая диссоциация

Вопрос 1

По электрическим свойствам все жидкости можно разделить на 2 группы:

ЖИДКОСТИ ПРОВОДЯЩИЕ НЕПРОВОДЯЩИЕ

Содержащие свободные заряженные частицы (диссоциирующие) - электролиты

Не содержащие свободные заряженные частицы (недиссоциирующие)

К ним относятся растворы (чаще всего водные) и расплавы солей, кислот и оснований

К ним относятся дистилированная вода, спирт, минеральное масло…

Электролитической диссоциацией называется распад нейтральных молекул вещества в растворителе на положительные и отрицательные ионы

Na Cl Na+ Cl-

Электролитическая диссоциация поваренной соли

NaCl  Na+ + Cl-

Диссоциация других веществ:

CuSO4  Cu 2+ + SO42- HCl  H + + Cl- H2SO4  H+ + H+ + SO42- CaCl2  Ca 2+ + Cl- + Cl-

При диссоциации ионы металлов и водорода всегда заряжены положительно, а ионы кислотных радикалов и группы ОН - отрицательно

Электрический ток в электролитах. Электролиз

Вопрос 2

Электролиз

Ионы в электролите движутся хаотично, но при создании электрического поля характер движения становится упорядоченным: положительные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательные ионы (анионы) движутся к аноду

+ (анод) - (катод) + -

Электрический ток в электролитах представляет собой упорядоченное движение положительных и отрицательных ионов

Рассмотрим, что происходит, когда ионы достигают электродов (на примере медного купороса)

Положительные ионы меди, подходя к катоду, получают два недостающих электрона, восстанавливаясь до металлической меди

В процессе протекания тока через электролит на катоде происходит оседание слоя чистой меди – электролиз раствора медного купороса

Cu 2+ + 2 е  Cu 0 На катоде: Cu 2+

На аноде:

Выделение вещества на электродах вследствие окислительно – восстановительных реакций при прохождении тока через электролит называется электролизом

Сульфат - ионы SO42- , подходя к аноду, отдают ему два лишних электрона, которые через источник тока поступают на катод и присоединяются к положительным ионам меди

SO42-

Законы электролиза

Вопрос 3

Исследовал электролиз и открыл его законы английский физик Майкл Фарадей в 1834 году

Майкл Фарадей (1791 – 1867) Открыл явление электромагнитной индукции, законы электролиза, ввел представления об электрическом и магнитном поле

Первый закон электролиза

Масса вещества, выделившегося на электродах при электролизе, прямо пропорциональна величине заряда, прошедшего через электролит

k – электрохимический эквивалент вещества (равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит заряда 1 Кл)

Если учесть, что q = I t, то

Второй закон электролиза

При одинаковом количестве электричества (электрическом заряде, прошедшем через электролит) масса вещества, выделившегося при электролизе, пропорциональна отношению молярной массы вещества к валентности

M – масса выделившегося вещества k – электрохимический эквивалент М – молярная масса вещества z – валентность вещества

Заряд, необходимый для выделения 1 моля вещества, одинаков для всех электролитов. Он называется числом Фарадея F

Электрохимический эквивалент и число Фарадея связаны соотношением

Как отсюда экспериментально определить заряд электрона?

Применение электролиза

Вопрос 4

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА

Получение химически чистых веществ

Гальваностегия Гальванопластика

Основателем гальванотехники и ее широчайшего применения является Б. С. Якоби, который изобрел в 1836 году гальванопластику

Борис Семенович Якоби (1801 – 1874) – русский академик, открывший гальванопластику, создавший первую конструкцию электродвигателя

Гальванотехника - это отрасль прикладной электрохимии, смысл которой состоит в получении электролитическим путем металлических копий каких-либо предметов (гальванопластика) или же в нанесении этим же способом металлических покрытий на какие-либо поверхности (гальваностегия). Способ этот в свое время широко использовался в полиграфической промышленности и в определенных случаях применяется и сейчас

1. Получение химически чистых веществ

Рафинирование меди

+ анод - катод

Катод – тонкая пластина чистой меди, анод – толстая пластина неочищенной меди

CuSO4

При прохождении тока через электролит на катоде оседает чистая медь, анод расходуется и истощается

Примеси остаются в электролите или оседают на дно

При плотности тока 0,3 А на 1 дм2 процесс идет несколько дней

Получение алюминия

Алюминий получают электролитическим способом из глинозема (вспомните – алюминий является одним из самых распространенных химических элементов земной коры и содержится в любой глине)

Электролитическим способом получают: Магний, натрий, калий, кальций … Соду, хлор, хлористый кальций …

Осуществив, например, электролиз раствора поваренной соли NaCl, мы можем получить сразу 3 полезных химических вещества: Газообразные водород и хлор, а также раствор едкого натра NaOH

2. Гальваностегия

Гальваностегия – покрытие предметов неокисляющимся металлами для защиты от коррозии (Ni, Cr, Zn, Ag, Au, Cu …)

Приведите примеры защитных покрытий в быту и технике

3. Гальванопластика

Копия барельефа, полученная методом гальванопластики

Гальванопластика – получение отслаиваемых копий предмета, полученных путем осаждения металла на поверхности предмета электролитическим способом

Точность копирования формы предмета очень высокая, т.к. процесс идет на ионном (молекулярном) уровне

Применение: Получение рельефных копий барельефов, статуй Изготовление клише, полиграфия выпуск ценных бумаг, денег

Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях: получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование); электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка); электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.); очистка воды - удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной); электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).

В приложении к презентации – некоторые интересные опыты по электролизу ( с сайта alhimik.ru)

Домнин Константин Михайлович E – mail: kdomnin@list.ru 2006 год.