Электролиз и его применение

Электрохимические процессы широко применяются в различных областях современной техники, аналитической химии, биохимии, металлургии и химической промышленности.
На сегодняшний день большой популярностью пользуются различные предметы, покрытые драгоценными металлами, (позолоченные или посеребренные вещи). К тому же металлические изделия покрывают слоем другого металла электролитическим способом с целью защитить его от коррозии.
Таким образом, исследование электрохимических процессов, определение факторов, влияющих на них, установление новых способов использования процессов электролиза в промышленных условиях сохранило свою актуальность и востребованность в наши дни.
Введение

выбор методики проведения электролиза и её реализация в условиях школьной лаборатории; анализ результатов проведённого исследования.
Задачи:
- ознакомиться с теоретическими основами электролиза;
-подобрать приборы и материалы;
-провести эксперименты и наблюдения;
- сделать выводы о применении электролиза в быту и промышленности;
Цель:

Объектная область: химия, физика
Объектная область: химия, физика
Объект исследования: растворы солей сульфата натрия, йодида калия, сульфата меди, хлорида натрия, монеты, заржавевшее изделие.
Предмет исследования: электролиз
Гипотеза: получение металлических покрытий, газов, кислот и щелочей, очистка металлических изделий от загрязнений с помощью электролиза возможно в школьной лаборатории.

Сущность электролиза.
Электролиз — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролитов.

Электрохимия достаточно молодая наука. Только в начале позапрошлого столетия было установлено, что при прохождении электрического тока через водные растворы солей, происходят химические превращения, что приводит к образованию новых веществ.
История открытия

Цель:
-опытным путём подтвердить теорию электролиза и его применение в быту и промышленности;
-использовать в качестве источника тока разные устройства: блок питания на 36 В, батарейки на 9 В, зарядное устройство для смартфона на 10В .
Практическая часть

Эксперимент 1. Нанесение медного покрытия на 2-х рублевую монету 2013 года.

CuSO4? Cu2+ + SO42-
H2O
Катод Cu2+ + 2e ? Cu0
Анод SO42- 2HOH – 4e?O2 + 4H+

Используя уравнение Фарадея, теоретически рассчитала массу (m) выделившейся меди Cu. Теоретический выход совпал с практическим.
m= ЭIt/F
Э - эквивалент меди = 32
I – сила тока = 0,35 А
t – время = 50 минут(0,84 часа)
F – постоянная Фарадея = 26,8 Кл/моль
m= 32*0,35*0,84/26,8= 0,35 грамм.
Вывод: с помощью электролиза можно нанести на металлическое изделие прочное покрытие.

Эксперимент 1.очистка медной монеты 1891года.

До
После

NaCI?Na+ +CI-
H2O
Катод-
Na+
2HOH + 2e?H2 +2OH-
Анод +
2CI- – 2e?CI2
CuO + H2 ?Cu +H2O
Вывод: с помощью электролиза можно очистить медное изделие от окисла.

Эксперимент3. Нанесение никелевого покрытия на заржавевшее изделие.

Было

Стало

NiSO4? Ni2+ + SO42-
H2O
Катод Ni2+ + 2e ?Ni0
2HOH + 2e ?H2 +4OH-
Анод SO42-
2HOH – 4e?O2 + 4H+
Вывод: с помощью электролиза можно нанести металлическое покрытие на ржавое изделие, придать ему красивый вид.

Эксперимент 4.Электролиз раствора йодида калия.

KI ?K+ + I-
H2O
Катод K+
2HOH + 2e ?H2 +4OH-
Анод 2I- - 2e ?I2
2KI +2 H2O?I2+ H2 +2KOH
Вывод: электролиз можно использовать для получения йода.

Эксперимент5. Электролиз раствора сульфата натрия.

Na2SO4 ?2Na+ + SO42-
H2O
КатодNa+
2HOH + 2e?H2 +4OH-
Анод SO42-
2HOH – 4e ? O2 + 4H+
Na 2SO4 +4H2O?2H2+O2 +H2SO4+2NaOН
Вывод: электролиз можно использовать для получения кислот и щелочей.

1.Электролиз широко используют для:
- покрытия поверхности металлических изделий слоем более стойкого металла с целью защиты от коррозии;
- получения точных металлических копий;
- придания металлическим изделиям декоративного вида;
- очистки металлов;
- получения газообразных веществ: кислорода, водорода, хлора;
- получения щелочей и кислот.
2. Для проведения процессов электролиза можно использовать в качестве источника тока разные устройства: блок питания на 36 В, батарейки на 9 В, зарядное устройство для смартфона 10В.
3. Процессы электролиза можно проводить на уроках химии и во внеурочное время в школьной лаборатории.
Заключение