Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей) – Електроліз



ХІМІЯ – Комплексна підготовка до зовнішнього незалежного оцінювання

РОЗДІЛ І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

6. Суміші речовин. Розчини

6.13. Електроліз

6.13.2. Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)

Під час електролізу водних розчинів електролітів, крім катіонів і аніонів розчиненої речовини, у процесах окиснення і відновлення, що відбуваються на електродах, можуть брати участь молекули води. При цьому можуть відбуватися такі процеси:

– на катоді: Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз (відновлюється Гідроген з утворенням

водню);

– на аноді: Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз (окислюється Оксиген з утворенням кисню).

Чи утворюються продукти окиснення – відновлення води, залежить від природи розчиненої речовини і відповідно хімічного складу розчину (катіонів, аніонів)1.

І. Катодні (відновні) процеси

На катоді може відбуватися відновлення катіонів металічного елемента, іонів Гідрогену (у випадку електролізу розчинів кислот або молекул води). Іони металічних елементів відновлюються тим легше, чим менший їхній електрохімічний потенціал:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Залежно від активності металічного елемента, від якого походить

катіон, можна виділити три випадки електролітичних процесів, що відбуваються на катоді:

Li+, Са2+, Na+, Mg2+, Al3+

Мn2+, Zn2+, Fe2+, Ni2+, Pb2+

Н+

Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt4+

Ці катіони, які утворені найактивнішими металами, на катоді не відновлюються. Відновлюється вода з утворенням водню:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Ці катіони відновлюються одночасно з молекулами води, утворюючи відповідні метали і водень:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Ці катіони відновлюються легко і практично повністю з утворенням відповідних металів:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

II. Анодні (окисні) процеси

Окисна здатність аніонів залежить від їхнього складу. За здатністю окислюватися їх також можна розмістити в ряд:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

На аноді може відбуватися окиснення аніонів лише безоксигенових кислот (за винятком флуорид-іона F-):

S2-, I-, Вr-, Сl-

ОН-

SO42-, NO3-, СO32-, РО43-, F-

Аніони безоксигенових кислот (за винятком F-) легко окислюються: Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Аніони оксигеновмісних кислот не окислюються, замість них окислюється вода (виділяється кисень):

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Розгляньмо приклади електролізу водних розчинів солей.

Приклад 4. Електроліз розчину CuSO4:

1. Записуємо рівняння електролітичної дисоціації купрум(ІІ) сульфату:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

2. Біля катода, крім молекул води, накопичуються іони Сu2+, які й відновлюються:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

3. Біля анода, крім молекул води, накопичуються сульфат-іони SO42-, які, однак, не окислюються. Окислюються молекули води:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Таким чином утворюється сульфатна кислота.

Далі аналогічно до дій 4-5 прикладу 1 проводять електронний баланс, сумують електронні рівняйю і отримують молекулярне рівняння електролізу:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Приклад 5. Електроліз водного розчину КСl:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Приклад 6. Електроліз водного розчину Na2SO4:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Приклад 7. Електроліз водного розчину натрій сульфіду

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Зазначимо, що в розглянутих вище прикладах описано електроліз з використанням інертних електродів, їх виготовляють з графіту, платини, золота, які не беруть участі в електролізі. Електроди, виготовлені з активніших металів, називають розчинними, тому що вони під час електролізу окислюються.

Приклад 8. Електроліз розчину CuSO4 з використанням мідного анода.

Процеси, які відбуваються, подібні до тих, що описані в прикладі 4:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Але якщо використовують не інертний (графітовий) анод, а розчинний (у нашому випадку – мідний), відбувається його розчинення – окиснення міді:

Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей)   Електроліз

Кількість міді, яка відновлюється на катоді й окислюється при розчиненні анода, однакова. Тому концентрація йонів Сu2+ у розчині залишається незмінною. На катоді виділяється дуже чиста мідь, а домішки, які є в металі анода, залишаються у розчині або (частіше) випадають в осад (шлам). Такий процес називають електролітичним рафінуванням і використовують для очистки міді, нікеля, срібла, свинцю та інших металів від домішок.

_________________________________________________________

1 У загальному на хід електролізу і вихід кінцевих продуктів також впливає природа розчинника, концентрація електроліту, матеріал, з якого виготовлені електроди (див. Приклад 8), електродний потенціал, температура, деякі інші умови.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


Лабораторна робота спостереження дифракції та інтерференції світла.
Ви зараз читаєте: Електроліз водних розчинів електролітів (кислот, основ, солей) – Електроліз