Электролиз растворов солей




 

KatAn → Kat+ + An

 
 


Катод: (вос-е) Анод: (ок-е)

 

Kat++2О) An; ОН‾(Н2О)

 

Возможные процессы:

Katn+ + nē → Kat0 Ann‾ - nē → An0

2О + 2ē → Н20 + 2 ОН‾ 2Н2О - 4ē → О20 + 4Н+

В первую очередь восстанавливаются

те частицы, потенциалы которых боль-

ше

φр >! φр <!

Газ (Н2) плотно облепил катод и затру- Газ (O2) плотно облепил анод и затру-

дняет разрядку последующих ионов, дняет разрядку последующих ионов,

поэтому потенциал смещается в более поэтому потенциал смещается в более

отрицательную сторону на величину положительную сторону на величину

перенапряжения этого газа, которое перенапряжения этого газа, которое

вычитается. прибавляется.

 

φрн2/2Н+ = – 0,059 · рН - ηН2 φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + ηО2

Ме(К) Ме(А)

Выводы:

1. В растворе электролита, кроме Kat+ и An, есть вода, поэтому имеет место конкуренция.

2. Последовательность разряда ионов на электродах зависит от величины электродных потенциалов процесса, которые рассчитываются по уравнению Нернста:

φрМеn+/Ме0 = φ0 – 0,059/n lg[Men+]

φрн2/2Н+ = – 0,059 · рН - ηН2

Ме(К)

φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + ηО2

Ме(А)

3. Особенности катодного процесса:

–ионы металлов, стоящих правее водорода в ряду напряжений (малоактивные металлы – Cu2+, Hg2+, Ag+, Au3+, Pt2+ и др.) восстанавливаются легче водорода.

–ионы металлов средней активности, стоящих в ряду напряжений от марганца до водорода (Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, Cd2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+) восстанавливаются одновременно с водородом воды, что зависит от концентрации ионов металла.

–ионы активных металлов от алюминия и левее (Li+, Rb+, K+, Ba2+, Ca2+, Na+, Mg2+, Al3+) не восстанавливаются, а идёт восстановление водорода из воды.

2О + 2ē → Н20 + 2 ОН‾

 

4. Особенности анодного процесса:

а) если кислотный остаток не содержит кислорода, то он сам и окисляется (Cl, Br, I, S2-, CN‾).

б) если кислотный остаток содержит кислород (SO32-,NO3, PO43-, CO32- F), то кислотный остаток не окисляется, а окисляется кислород из воды

2О - 4ē → О20 + 4Н+

 

5. С количественной стороны электролиз подчиняется закону Фарадея:

m = Э·I·τ; где

F

m – масса выделившегося на электроде вещества (г);

Э – химический эквивалент вещества (ЭМе = Ar/валентность);

I – сила тока (А);

τ – время (сек.);

F – число Фарадея (96500 Кл)

 

 

Электролиз растворов электролитов с растворимым анодом.

KatAn → Kat+ + An

 
 


Катод: (вос-е) Анод: (ок-е)

Kat++2О) An; ОН‾(Н2О)

Возможные процессы:

Katn+ + nē → Kat0 Ann‾ - nē → An0

+ + 2ē → Н20 4ОН‾ - 4ē → О20 + 2Н2О

Ме0 – nē → Men+

(растворимый анод)

Выводы:

1. В этом случае в качестве анода используется металл, который сам и окисляется на аноде и затем восстанавливается на катоде.

2. Находит широкое применение или для получения металлических покрытий (никелирование, хромирование и т.д.), или для очистки металла от примесей других металлов (получение электролитической меди).

РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ: “ЭЛЕКТРОЛИЗ”

Задача № 1

Какие процессы происходят на электродах при электролизе раствора Na2SO4, рН = 7, электроды угольные.

Na2SO4 → 2 Na+ + SO42‾

Катод – вос-е Анод – ок-ие

Na++2О) SO42‾; ОН‾(Н2О)

Возможные процессы:

Na+ + ē → Na0 2SO42‾ - 2ē → S2O82-

2О + 2ē → Н20 + 2 ОН‾ 2Н2О - 4ē → О20 + 4Н+

φр Na+/Na = - 2,71 В (табл.1) φр 2SO42-/S2O82- = + 2,05В (табл.2)

φр +2 = - 0,059·рН - ηН2 φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + ηО2

К(С) А(С)

ηН2 = 0 (табл. 4) ηО2 = 1,17

К(С) А(С)

φр +2 = - 0,059·7 – 0 = - 0,41В φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059·7+1,17 = 1,987В

φр +2 > φр Na+/Na=> выделяется φр 2SO42-/S2O82 > φрО2/ОН‾ => окисляется

только водород из воды только кислород из воды.

Около катода ионы ОН‾ - среда около анода ионы Н+ - среда кислая

щелочная

 

 

2О + 2ē → Н20 + 2 ОН‾ 2Н2О - 4ē → О20 + 4Н+

Na2SO4 + 2 H2O → H2↑ + O2↑ + Na2SO4

(K) (A)

2 H2O → H2↑ + O2

(K) (A)

Задача № 2

Какие процессы происходят на электродах при электролизе раствора CuSO4, рН=6 (К: С, А: Сu).

CuSO4 → Cu2+ + SO42‾

Катод: вос-ие Анод: ок-ие

 

Cu2+; Н+2О) SO42‾; ОН‾(Н2О); Cu0.

Возможные процессы:

 

Cu2+ + 2ē → Cu0 2SO42‾ - 2ē → S2O82-

2О + 2ē → Н20 + 2 ОН‾ 2Н2О - 4ē → О20 + 4Н+

Cu0 - 2ē → Cu2+

φр Cu2+/Cu0 = + 0,34В (табл.1) φр Cu2+/Cu0 = + 0,34В

φр +2 = - 0,059·рН - ηН2 φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + ηО2

К(С) А(С)

φр 2SO42-/S2O82- = + 2,05В (табл.2)

ηН2 = 0 (табл. 4) ηО2 = 1,05

К(С) А(Сu)

φр +2 = - 0,059·6 – 0 = - 0,354В φрО2/ОН‾ = 1,23 – 0,059·6+1,05 = 1,926В

φр +2 < φр Cu2+/Cu0=> восстанавли- φр 2SO42-/S2O82 > φрО2/ОН‾ > φр Cu2+/Cu0 =>

вается медь окисляется сам анод (медный).

Cu2+ + 2ē → Cu0 Cu0 - 2ē → Cu2+

Около катода ионы Н+ - среда кислая около анода ионы ОН - среда щел-ная

СuSO4 + 2 H2O + Cu → Cu0 + Cu2+ + H2SO4 + 2OH‾

(К) (A)



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: