Номер 1, страница 232 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

1. Чем принципиально отличается электрохимический способ получения металлов от известных вам химических способов?

Решение

Принципиальное отличие электрохимического способа получения металлов от химических заключается в природе восстановителя, который используется для превращения ионов металла в атомы.

1. Природа восстановителя

В химических способах (таких как пирометаллургия, гидрометаллургия) восстановителем является химическое вещество, которое само при этом окисляется. В качестве восстановителей используют углерод (кокс), оксид углерода(II), водород, а также более активные металлы (например, в алюминотермии). Происходит прямой перенос электронов от атомов восстановителя к катионам восстанавливаемого металла.

Примеры:

• Восстановление цинка из оксида углем (пирометаллургия): $ZnO + C \rightarrow Zn + CO$.
• Восстановление вольфрама из оксида водородом: $WO_3 + 3H_2 \rightarrow W + 3H_2O$.
• Вытеснение меди из раствора сульфата железом (гидрометаллургия): $CuSO_4 + Fe \rightarrow FeSO_4 + Cu$.

В электрохимическом способе (электрометаллургии) роль восстановителя выполняет электрический ток. Электроны поступают от внешнего источника на катод, где и происходит восстановление катионов металла. Таким образом, восстановителем является сам электрон ($e^-$), поставляемый извне. Это самый сильный и универсальный восстановитель.

Пример:

• Получение натрия электролизом расплава хлорида натрия. Процесс на катоде: $Na^+ + e^- \rightarrow Na$.

2. Энергетика и тип процесса

Химические способы восстановления часто являются самопроизвольными (особенно при вытеснении менее активных металлов более активными) или становятся возможными при высоких температурах (термическая энергия).

Электрохимический способ (электролиз) — это всегда несамопроизвольный процесс. Он требует затрат электрической энергии для того, чтобы заставить реакцию протекать в направлении, обратном самопроизвольному.

3. Область применения

Химические способы эффективны для получения металлов средней и низкой активности (Fe, Cu, Zn, Pb, Sn), для которых можно легко подобрать более дешёвый и активный химический восстановитель.

Электрохимический способ незаменим для получения наиболее активных металлов (щелочных: Li, Na, K; щелочноземельных: Mg, Ca; а также Al), так как найти для них подходящий химический восстановитель практически невозможно или экономически невыгодно. Также электролиз широко применяется для получения металлов высокой чистоты (рафинирование).

Ответ:
Главное принципиальное отличие заключается в том, что в химических способах металл восстанавливается из его соединений с помощью химических реагентов-восстановителей (углерода, водорода, более активных металлов), а в электрохимическом способе восстановление ионов металла происходит на катоде под действием электрического тока. Электрический ток выступает в роли универсального и самого сильного восстановителя, поставляя электроны для процесса.