Меню

Хлорид калия проводит электрический ток в водном растворе



Электрический ток в электролитах

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением веществ на электродах. Это явление получило название электролиза.

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией. Например, хлорид меди CuCl2 диссоциирует в водном растворе на ионы меди и хлора:

При подключении электродов к источнику тока ионы под действием электрического поля начинают упорядоченное движение: положительные ионы меди движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы хлора – к аноду (рис 1.15.1).

Достигнув катода, ионы меди нейтрализуются избыточными электронами катода и превращаются в нейтральные атомы, оседающие на катоде. Ионы хлора, достигнув анода, отдают по одному электрону. После этого нейтральные атомы хлора соединяются попарно и образуют молекулы хлора Cl2. Хлор выделяется на аноде в виде пузырьков.

Во многих случаях электролиз сопровождается вторичными реакциями продуктов разложения, выделяющихся на электродах, с материалом электродов или растворителей. Примером может служить электролиз водного раствора сульфата меди CuSO4 (медный купорос) в том случае, когда электроды, опущенные в электролит, изготовлены из меди.

Диссоциация молекул сульфата меди происходит по схеме

Нейтральные атомы меди отлагаются в виде твердого осадка на катоде. Таким путем можно получить химически чистую медь. Ион отдает аноду два электрона и превращается в нейтральный радикал SO4 вступает во вторичную реакцию с медным анодом:

Образовавшаяся молекула сульфата меди переходит в раствор.

Таким образом, при прохождении электрического тока через водный раствор сульфата меди происходит растворение медного анода и отложение меди на катоде. Концентрация раствора сульфата меди при этом не изменяется.

Электролиз водного раствора хлорида меди

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком Майклом Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе:

Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом.

Масса выделившегося на электроде вещества равна массе всех ионов, пришедших к электроду:

Здесь m и q – масса и заряд одного иона, – число ионов, пришедших к электроду при прохождении через электролит заряда Q. Таким образом, электрохимический эквивалент k равен отношению массы m иона данного вещества к его заряду q.

Так как заряд иона равен произведению валентности вещества n на элементарный заряд e (q = ne), то выражение для электрохимического эквивалента k можно записать в виде

Постоянная Фарадея численно равна заряду, который необходимо пропустить через электролит для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества.

Закон Фарадея для электролиза приобретает вид:

Явление электролиза широко применяется в современном промышленном производстве.

Источник

Хлорид калия проводит электрический ток в водном растворе

Восстановить химический элемент — это значит доставить его атомам или ионам электроны. Окислить элемент — это значит отщепить от его атомов или ионов электроны. То и другое можно осуществить не только при помощи обычных химических реакций, но и действием электрического тока. Нальем в U-образную трубку (рис. 5) раствор хлорида меди (II), погрузим в каждое колено угольный электрод и присоединим оба электрода проводами к аккумулятору. Электрод, служивший катодом, будет покрываться слой за слоем красной металлической медью, а на аноде будет выделяться свободный хлор, обнаруживаемый по запаху. При действии электрического тока происходит химическая реакция — хлорид меди (II) разлагается на медь и хлор:

Рис. 5. Прибор для электролиза
Рис. 5. Прибор для электролиза

Рассмотрим, что при этом происходит с точки зрения электронной теории. Аккумулятор, действуя наподобие «электронного насоса», как бы перекачивает электроны из одного электрода в другой. Электрод, из которого электроны «выкачиваются», заряжается положительно и становится анодом; электрод, в который электроны «накачиваются», заряжается отрицательно и становится катодом.

Хлорид меди (II) в растворе диссоциирован на ионы меди и ионы хлора:

Беспорядочное движение ионов при включении тока становится направленным. Положительно заряженные ионы меди направляются к отрицательно заряженному электроду — катоду, а отрицательно заряженные ионы хлора — к положительно заряженному — аноду. Достигнув катода, ионы меди захватывают от него электроны, т. е. восстанавливаются, превращаясь в электронейтральные атомы меди:

Cu 2+ +2 = Cu 0 (3)

На поверхности катода отлагается металлическая медь. (То же самое, очевидно, будет происходить на катоде при замене в растворе хлорида меди (II) любой другой растворимой солью меди.) Анионы хлора, достигнув анода, наоборот, отдают по одному электрону, т. е. окисляются и тоже превращаются из ионов в электронейтральные атомы, которые, соединяясь попарно, образуют молекулы свободного хлора:

Читайте также:  Почему нагреваются проводники в которых течет электрический ток

Сl — — = Сl 0 , Сl + Сl = Сl2 (4)

(Очевидно, что то же самое будет происходить на аноде, если в растворе хлорид меди (II) заменить любым другим растворимым хлоридом.)

Если теперь просуммировать левые и правые части уравнений 2, 3, и 4, то получим приведенное выше итоговое уравнение 1 (проверьте!).

Окислительно-восстановительные реакции под действием электрического тока называются электролизом. Прохождение электрического тока через растворы или расплавы электролитов всегда сопровождается электролизом: на катоде происходит восстановление, на аноде — окисление.

Подвергнем теперь электролизу в той же U-образной трубке вместо раствора хлорида меди (II) раствор иодида калия, добавив в одно колено трубки, куда будет погружен катод, раствор фенолфталеина, а в другое, куда будет погружен анод, раствор крахмала. По включении тока отрицательный электрод — катод — покроется пузырьками газа — это водород. Раствор вблизи катода окрасится в малиновый цвет: в нем появилась щелочь, очевидно, едкое кали КОН. А около анода раствор окрасится в синий цвет, значит, здесь выделился свободный иод. Таким образом, при электролизе водного раствора иодида калия мы получаем три продукта: на катоде водород и едкое кали, на аноде — свободный иод.

Почему же в этом случае, в отличие от электролиза раствора хлорида меди (II), на катоде выделяется не металл (калий), а водород?

Иодид калия диссоциирует на ионы калия К + и ионы иода I — :

Диссоциирует на ионы, хотя и в ничтожной степени и вода:

H2O H + + OH —

Поэтому в растворе присутствуют четыре вида ионов: катионы калия К + и водорода Н + и анионы иода I — и гидроксила ОН — . В проведении тока раствором участвуют все содержащиеся в нем ионы, но главным образом, те, концентрация которых велика: в нашем случае ионы калия и иода. Разряжаются же на электродах те ионы, разрядка которых требует меньшей затраты энергии, хотя бы концентрация их в растворе была мала. Ионы иода легче отдают электроны, чем ионы гидроксила. Поэтому на аноде отдают электроны, т. е. окисляются, ионы иода:

2I — — 2 = 2I 0 ; 2I 0 = I2

Принимают же электроны легче ионы водорода, чем ионы калия. Поэтому ионы калия, направляющиеся при электролизе к катоду, будут скапливаться у катода, но разряжаться на нем не будут. Захватывать электроны, т. е. восстанавливаться, будут ионы водорода:

2Н + + 2 = 2Н 0 ; 2Н 0 = Н2

Соединяясь попарно, атомы водорода образуют молекулы Н2.

Концентрация ионов водорода в нашем растворе очень мала. Но их убыль у катода в результате разрядки тотчас восполняется расщеплением новых и новых молекул воды на ионы Н + и ОН — , вследствие чего разрядка ионов Н + на катоде идет безостановочно. Одновременно вблизи катода происходит накопление ионов гидроксила.

Суммарно электролиз водного раствора иодида калия можно выразить уравнением:

При электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме НF) на аноде окисляются ионы кислотного остатка, а при электролизе водных растворов высших кислородных кислот и их солей ионы гидроксида.

Из изложенного можно сделать следующие выводы. Электролизу подвергаются только электролиты. Образующим их ионам предварительно должна быть обеспечена свободная подвижность. Это достигается двумя способами: электролит должен быть либо растворен в воде, либо расплавлен.

Электролиз растворов электролитов проводить легче, чем электролиз их расплавов, так как электролиты — соли и щелочи — плавятся при очень высоких температурах. Но не всякий элемент может быть получен в свободном состоянии электролизом водных растворов его соединений. Очевидно, что таким путем нельзя получить, например, щелочные металлы. В таких случаях прибегают к электролизу расплавов.

  1. Разберите, из каких процессов слагается электролиз водных растворов: а) иодистоводородной кислоты, б) хлорида калия.
  2. В раствор хлорида никеля (II) NiCl2 погрузили стальное изделие и угольный стержень. Изделие присоединили проводником к отрицательному полюсу аккумулятора, а стержень — к положительному. Изделие покрылось слоем никеля. Разберите, из каких процессов слагается электролиз. Каков его практический результат?
  3. Посредством электролиза водного раствора хлорида натрия в промышленности получаются три ценных продукта. Какие именно? (Составьте схему электролиза по примеру схемы для иодида калия.)

Источник

Почему раствор сахара не проводит электрический ток, а раствор хлорида натрия проводит

Электрический ток представляет собой направленное перемещение в замкнутой электрической цепи заряженных частиц. Заряженные частицы движутся под действием электродвижущей силы к полюсу, знак которого противоположен знаку их заряда. Почему электрический ток раствор сахара не проводит, а раствор хлорида натрия проводит, рассказывается в статье.

Читайте также:  От какого тока веществ добывают сок березы

Что необходимо для существования электрического тока

Перед тем как рассмотреть вопрос о том, почему электрический ток раствор сахара не проводит, а раствор хлорида натрия проводит, рассмотрим условия, при которых этот ток может существовать.

Во-первых, главным условием возникновения электрического тока является наличие так называемой электродвижущей силы. Эта сила, воздействуя на заряженные частицы, приводит к их направленному движению в замкнутой цепи. В качестве источника электродвижущей силы может выступать электрическая батарея, генератор и некоторые другие приборы.

Во-вторых, для существования в замкнутой цепи тока необходимо наличие заряженных и свободных частиц, то есть таких, которые под действием электрического поля могли бы направленно перемещаться к положительному или отрицательному полюсам источника тока.

Например, в металлических материалах присутствует большое количество свободных валентных электронов, которые являются носителями электрического заряда. Твердые вещества, которые проводят электрический ток, носят название проводников.

В случае растворов в качестве носителей заряда могут выступать заряженные группы атомов (катионы и анионы). Проводящие электрический ток растворы называют электролитами.

Электропроводность воды

Вода представляет собой с химической точки зрения соединение H2O. Молекула воды является электрически нейтральной, поэтому участвовать в переносе электрического заряда не может, иными словами чистая вода — это плохой проводник электрического тока, однако сама молекула является электрически полярной, поскольку большая плотность электронов сосредоточена в области атома кислорода.

Для воды электрическая проводимость повышается за счет присутствия в ней различных ионов. Так, даже чистая дистиллированная вода обладает некоторой проводимостью из-за растворения в ней углекислого газа с образованием свободных протонов H + и отрицательно заряженных гидрокарбонатных групп (HCO3) — . За счет этого процесса электропроводность воды дистиллированной равна 5,5*10 -6 См/м. Чтобы понять значимость приведенной цифры, отметим, что электропроводность меди при 20 °C составляет 5,96*10 7 См/м, что больше электропроводности чистой воды на 13 порядков!

Что такое сахар

Кубики сахара

С точки зрения химии сахар представляет собой дисахарид, формула которого — C12H22O11. Сахар состоит из молекулы сахарозы и молекулы фруктозы. Молекула сахара образуется за счет прочных ковалентных связей между атомами углерода, кислорода и водорода, что является важным моментом для понимания, почему не проводит электрический ток раствор сахара.

Говоря о физических свойствах сахара, следует отметить, что он обладает высокой растворимостью в воде. Так, при 20 °C в 100 г воды можно растворить 203,9 г сахара. При увеличении температуры воды этот показатель также растет, достигая значения 478,2 г при 100 °C. Водный раствор сахара называется сиропом.

Что такое хлорид натрия

Кристаллическая решетка NaCl

Хлорид натрия или столовая соль представляет собой вещество, химическая формула которого — NaCl. В природе хлорид натрия присутствует в форме минерала галита. В твердом состоянии NaCl представляет собой ионный кристалл, образованный анионами Cl — и катионами Na + , которые находятся в узлах кристаллической решетки. Каждый ион в решетке окружен шестью ионами, имеющими противоположный знак и расположенными в вершинах октаэдра.

У хлорида натрия кристаллическая решетка является сложной. Ее можно представить как две гранецентрированные кубические решетки (одна образована катионами Na + , а другая анионами Cl — ), вставленные друг в друга.

Для понимания ответа на вопрос о том, почему раствор сахара электрический ток не проводит, а раствор хлорида натрия проводит, также важно знать, что поваренная соль отлично растворяется в воде.

Что происходит при растворении в воде сахара и хлорида натрия

Сахарный сироп

Зная необходимые условия для возникновения электрического тока, а также химический состав и кристаллическую структуру сахара и хлорида натрия, перейдем непосредственно к ответу на вопрос о том, почему раствор хлорида натрия проводит, а раствор сахара не проводит электрический ток.

Сначала рассмотрим, что происходит с кристаллом NaCl в воде. Полярность молекул H2O приводит к тому, что они окружают катионы и анионы кристалла NaCl и просто «разбирают» его на части. Растворяясь в воде, хлорид натрия переходит в свободные ионы Na + и Cl — , которые способны участвовать в образовании электрического тока. В зависимости от концентрации растворенной соли, проводимость воды повышается на несколько порядков.

Растворение NaCl в воде

Почему раствор сахарного песка электрического тока не проводит? Все просто, полярные молекулы воды также разрушают связи между молекулами дисахарида в кристалле (эти связи имеют ван-дер-ваальсовую природу), в результате в растворе оказываются окруженные водой молекулы C12H22O11, которые являются электрически нейтральными, то есть они не способны участвовать в поддержании электрического тока в этом растворе.

Источник

Хлорид калия проводит электрический ток в водном растворе

К слабым электролитам не относится

1) H_2$S

2) СН_3$COOH

3) Н_2$CO_3

4) НСl

Соляная кислота не относится к слабым электролитам, так как является сильной кислотой, то есть относится к сильным электролитам.

Электролитом не является

Читайте также:  Сила тока в первичной обмотке трансформатора 4 а напряжение 200в

1) H_2$SO_4

2) Al_2($SO_4)_3

3) K_2$S

4) C_2$H_6

Углеводород этан, в отличие от других приведённых веществ, неионное соединение, поэтому электролитом не является.

Правильный ответ указан под номером 4.

К электролитам не относится

1) cульфат меди(II)

2) серная кислота

3) гидроксид калия

4) оксид углерода(II)

К электролитам не относится оксид углерода(II).

Электролитом не является

1) CuSO_4

2) C_2$H_4

3) CaS

4) Ca(OH)_2

Электролитом не является этилен (C_2$H_4).

В Вашем задании предложено два вещества, которые не являются электролитами. Ведь ответ под номером три — вещество сульфид кальция вещество не растворимое, следовательно не диссоциирует на ионы, поэтому тоже как и этилен не является электролитом.

Все соли являются сильными электролитами. По определению, сильные электролиты — вещества, степень диссоциации которых в растворах равна единице (то есть диссоциируют полностью). абсолютно нерастворимых солей не бывает. А те молекулы, которые перешли в раствор, диссоциируют полность, значит это сильный электролит.

К слабым электролитам не относятся

1) H<img src=2$SOH 2$SO 4$4$»/>2$SOH<img src=2$SOH 2$SO 4$4$»/>4$»/>

2) H_2$S

3) СН_3$COOH

4) Н_2$CO_3

5) НСl

Соляная и серная кислоты не относятся к слабым электролитам, так как являются сильными кислотами, то есть относятся к сильными электролитом.

1) поваренная соль

4) этиловый спирт

Электролит — это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток. Электролитами не являются большинство органические вещества (тут: метан, этиловый спирт) и простые вещества (тут: графит).

Правильный ответ указан под номером 1.

Электролитами не являются

1) H<img src=2$SOH 2$SO 4$4$»/>2$SOH<img src=2$SOH 2$SO 4$4$»/>4$»/>

2) C 2$H 4$

3) Al 2$(SO 4$) 3$

4) K 2$S

5) C 2$H_6$

Углеводороды этан и этен, в отличие от других приведённых веществ, неионные соединения, поэтому электролитами не являются.

Электрический ток не проводят

1) расплав оксида меди(II)

2) расплав карбоната натрия

3) раствор этилового спирта

4) расплав хлорида калия

5) раствор бромоводорода

Этиловый спирт, как и большинство органических соединений не является электролитом. А также оксид меди(II) как неионное соединение также не является электролитом.

К электролитам не относятся

1) cульфат меди(II)

2) сульфид свинца

3) гидроксид калия

4) оксид углерода(II)

5) серная кислота

К электролитам не относятся оксид углерода(II) и сульфид свинца.

Электролитами не являются

1) CdO

2) C_2$H_4

3) CaS

4) Ca(OH)_2

5) CuSO_4

К электролитам не относятся оксид кадмия и этилен.

Электролитом не является

1) С_2$H_4

2) Са(ОН)_2

3) CuSO_4

4) CaS

Углеводород этилен — органическое соединение, неэлектролит.

Правильный ответ указан под номером 1.

Сульфид кальция не растворим же

Гость, сульфид кальция подвергается гидролизу в водном растворе.

не растворимые соли гидролизу не подвергаются

Сульфид кальция не отмечен в таблице растворимости как нерастворимое соединение, рядом с ним пометка «разлагается или взаимодействует с водой», то есть он подвергается гидролизу в водном растворе.

К хорошо растворимым электролитам относится

1) FePO_4

2) Na_2$SO_4

3) Cu(OH)_2

4) Al(OH)_3

Из приведенных соединений хорошо растворим только сульфат натрия.

Электролитами не являются

1) C 6$H <12 data-lazy-src=

3) Са(ОН) 2$

4) CuSO 4$

5) CaS

Углеводород этилен — органическое соединение, неэлектролит. Углевод глюкоза — органическое соединение, неэлектролит.

Сильными электролитами являются

1) угольная кислота

2) сероводородная кислота

3) серная кислота

4) азотная кислота

Серная и азотная кислоты относятся к сильным кислотам и являются сильными электролитами.

Сильным электролитом является

1) угольная кислота

2) сероводородная кислота

3) серная кислота

Серная кислота относится к сильным кислотам и является сильным электролитом.

Правильный ответ указан под номером 3.

Сероводород не является сильным электролитом?

разве не серовоород?

Лениза, сероводород слабый электролит.

Среди веществ: NaOH, Zn(OH)_2,$Al(OH)_3хорошо растворимыми в воде электролитами является(-ются)

Zn(OH)_2и Al(OH)_3плохо растворимы в воде.

Правильный ответ указан под номером 1.

Электрический ток не проводят

1) расплав хлорида натрия

2) расплав оксида кремния

3) раствор азотной кислоты

4) раствор глюкозы

5) раствор хлорида цинка

Оксид кремния, в отличие от других приведённых неорганических веществ, является неионным соединением, поэтому его расплав не проводит электрический ток. А также глюкоза, как и большинство органических соединений, не является электролитом.

Электролитами не являются

1) MgCl 2$

2) AgNO 3$

3) SiO 2$

4) Ва(ОН) 2$

5) Fe 2$O 3$

Оксиды кремния и железа(III), в отличие от других приведённых веществ, являются неионными соединениями, поэтому их расплавы не проводят электрический ток.

К электролитам относятся

1) HNO 3$

2) СН_3$OH

3) Fe

4) FeCl_2

5) Fe_2$O_3

Хлорид железа(II) — типичная соль, а азотная кислота — сильная кислота, они в растворе диссоциируют на ионы и проводят электрический ток.

К сильным электролитам не относятся

1) HBr

2) НСl

3) H 2$CO 3$

4) H 2$S

5) H<img src=2$SOH 2$SO 4$4$»/>2$SOH<img src=2$SOH 2$SO 4$4$»/>4$»/>

Следует помнить какие кислоты относятся к сильным, а какие — к слабым. Из представленных кислот сероводород и угольная кислота относятся к слабым.

Источник