Уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов солей
Задача 688. Написать уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов ВаСI2 и РbNO3)2 с угольными электродами. Решение: а) электролиз водного раствора ВаСI2
ВаСI2 – соль активного металла и кислородной кислоты. Стандартный электродный потенциал системы: Ba 2+ = 2 Ba(-2,90 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:
2H2O + 2 ⇔ H2↑ + 2ОH —
На аноде будет происходить электрохимическое окисление хлора, стандартный потеннциал которого (+1,36 В) выше, чем воды (+1,23 В). Хлор будет окисляться, потому что наблюдается значительное перенапряжение процесса окисления воды, материал анода оказывает тормозящее воздействие на его протекание:
2Cl — — 2 = 2Cl* Cl* + Cl* = Cl2
Сложив уравнения катодного и анодного процессов, получим суммарное уравнение:
Таким образом, при электролизе водного раствора хлорида бария одновременно с выделением газообразного водорода (катод) и газообразного хлора (анод), образуется гидроксид бария (катодное пространство).
б) электролиз водного раствораРb(NO3)2
Рb(NO3)2 – соль средней активности металла и кислородной кислоты, которая в водном растворе диссоциирует по схеме:
Стандартный электродный потенциал электрохимической системы Pb 2+ /Pb (-0,13В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В) незначительно. Поэтому на катоде будет выделяться свинец 0 (2H + /H2) > 0 (Pb 2+ /Pb):
Pb2+ + 2 ⇔ Pb 0
На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:
2H2O — 4 = O2↑ + 4H +
Ионы NO3 -, движущиеся при гидролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Умножим уравнение катодного процесса на два и сложим его с уравнением анодного процесса, получим суммарное уравнение:
2Pb 2+ + 2H2O = 2Pb + O2↑ + 4H + у катода у анода
Приняв во внимание, что одновременно происходит накопление ионов NO3 — в анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей форме:
Таким образом, при электролизе водного раствора соли нитрата свинца одновременно с выделением свинца (катод) и газообразного кислорода (анод), образуется азотная кислота (анодное пространство).
Задача 689. Написать уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов FeCl3 и Са(NO3)2 с инертным анодом. Решение: а) Электролиз водного раствора FeCl3
В водном растворе соль FeCl3 диссоциирует по схеме: FeCl3 ⇔ Fe 3+ + 3Cl — . Стандартный электродный потенциал системы Fe 3+ + 3 = Fe 0 (-0,04 В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов Fe3+:
Fe 3+ + 3 = Fe 0
На аноде будет происходить электролитическое окисление ионов хлора с образованием свободных атомов хлора, которые, соединяясь друг с другом, образуют молекулу хлора:
2Cl — — 2 = 2Cl* Cl* + Cl* = Cl2
Сложим, предварительно умножив уравнение катодного процесса на два и на три уравнения анодного процессов, получим суммарное уравнение:
2Fe 3+ + 6Cl — = 2Fe + 3Cl2
При электролизе FeCl3 в водном растворе с инертными электродами образуются металлическое железо, и выделяется газообразный хлор.
б) Электролиз водного раствора Са(NO3)2
Са(NO3)2 в водном растворе диссоциирует по схеме:
Стандартный электродный потенциал системы Ca 2+ + 2 = Ca (-2,87 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:
2H2O + 2 ⇔ H2↑ + 2ОH — ,
а ионы кальция Са 2+ , приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему части раствора (катодное пространство). На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:
2H2O — 4 ⇔ O2↑ + 4ОH —
Иионы NO3 — на аноде разряжаться не будут, а будут накапливаться в анодном пространстве.
Умножив уравнение катодного процесса на два, и сложив, его с уравнением анодного процесса получим суммарное уравнение электролиза:
Приняв во внимание, что одновременно происходить накопление ионов кальция в катодном пространстве и нитрат-ионов в анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей форме:
Молекулярная реакция после приведения членов, получим:
Таким образом, при электролизе раствора соли нитрата кальция одновременно с выделением водорода и кислорода образуется гидроксид кальция (в катодном пространстве) и азотная кислота (в анодном пространстве).
Задания 22. Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей, кислот).
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 1432
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 2414
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Ответ: 4325
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 2132
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на катоде: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТ НА КАТОДЕ
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 4435
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 4434
Установите соответствие между названием вещества и способом его получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА
ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ
1) раствором LiF
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 2246
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1) металл, кислород
2) металл, галоген
3) металл, водород
4) водород, кислород
5) водород, галоген
6) кислород, галоген
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 4412
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертном аноде: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 1211
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 4216
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 6631
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТЫ НА АНОДЕ
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 6411
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертном аноде: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТ НА АНОДЕ
5) оксид серы (IV)
6) оксид азота (IV)
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 2442
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на катоде: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТ НА КАТОДЕ
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 1446
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертном аноде: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТ(-Ы) НА АНОДЕ
6) водород и металл
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 2242
Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе ее водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА
4) Sb 3+ + 3e → Sb 0
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 1331
Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе ее водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 3322
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза его водного раствора, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1) металл, галоген
2) гидроксид металла, хлор, водород
3) металл, кислород
4) водород, галоген
5) водород, кислород
6) металл, кислота, кислород
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 1531
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
ПРОДУКТ НА АНОДЕ
2) сернистый газ
6) этан и углекислый газ
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 3653
Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на инертном аноде при электролизе ее водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА СОЛИ
УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 3411
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 3312
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 4315
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1) металл и азот
2) металл и кислород
3) металл и галоген
4) водород и сера
5) водород и галоген
6) водород и кислород
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 6653
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1) металл и азот
2) металл и кислород
3) металл и галоген
4) водород и сера
5) водород и галоген
6) водород и кислород
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 5366
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1) металл и кислород
2) водород и кислород
3) металл и галоген
4) водород и галоген
5) металл и углекислый газ
6) металл и азот
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 1242
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1) металл и кислород
2) водород и кислород
3) металл и галоген
4) металл и сера
5) водород и сера
6) водород и галоген
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Ответ: 6152
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1) водород и кислород
2) кислород и металл
3) водород и галоген
4) галоген и металл
5) водород и сера
6) водород и азот
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Лекция на тему: «Электролиз»
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Лекция тема: «Электролиз»
Изучив тему, следует:
знать сущность процесса электролиза и основные способы его применения
иметь представление об отличии электролиза расплава от электролиза раствора
уметь записывать процессы электролиза, происходящие на катоде и аноде в расплаве;
записывать процессы электролиза, происходящие на катоде и аноде в растворе;
составлять уравнения реакции электролиза
С процессом электролиза познакомимся на примере раствора хлорида меди ( II ) CuCI2
на катион меди Cu2+ и анион кислотного остатка 2CI—
При пропускании постоянного электрического тока через раствор, катионы меди Cu2+ движутся к катоду « — » (катод) , а анионы хлора 2CI— к аноду « + » (анод)
катионы меди движутся к катоду: Cu2+→ « — » (катод)
анионы хлора движутся к аноду: 2CI—→ « + » (анод)
(-) Катод — отрицательный электрод с избытком электронов на его поверхности,
ионы меди Cu 2+ присоединяют электроны с катода: Cu2++ 2ē →Cu0
(+) Анод— положительный заряженный электрод. У анода недостаток электронов,
поэтому анод втягивает в себя электроны от отрицательно заряженных ионов хлора :
Следовательно, электролиз – это окислительно — восстановительный процесс
Электролиз— это окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах, если через раствор или расплав электролита пропускать постоянный электрический ток
Отличие электролиза расплава от электролиза раствора
При расплавлении соли или щелочи, как и при растворении, распадаются на ионы
Схема электролиза расплавленного хлорида натрия: NaCI → Na + + CI —
На катоде(-): Na + + 1ē → Na 0 2
Восстанавливаются ионы натрия в нейтральные атомы, то есть образуется металлический натрий.
Окисляются хлорид — ионы в нейтральную молекулу хлора.
Уравнение реакции процесса электролиза хлорида натрия NaCI :
Процесс восстановления на катоде (-): Na + + 1ē → Na 0 4 окислитель
Восстанавливаются ионы натрия в нейтральные атомы, то есть образуется металлический натрий.
Процесс окисления на аноде (+): OH — — 1ē → OH 0 4 OH 0 → 2 H 2 O + O 2 ↑ 1 восстановитель
Окисляются гидроксид — ионы в нейтральные группа.
Эти группы неустойчивы, разлагаются с образованием воды и кислорода.
Уравнение реакции процесса электролиза гидроксида натрия Na ОН:
Электролиз водных растворов
При электролизе водных растворов в реакции могут участвовать ионы водорода и гидроксид — ионы, которые образуются в результате диссоциации воды:H2O↔ Н++ ОН—
В результате этого у катода накапливаются катионы электролита и ионы Н + ,
а у анода — анионы электролита и ионы ОН — .
Какие же ионы будут восстанавливаться на катоде и окисляться на аноде?
Процессы, происходящие на катоде:
Катионы металлов, имеющих малый стандартный электродный потенциал
( Li + K + Ca 2+ Na + Mg 2+ AI 3+ включительно), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды. На катоде выделяется водород из воды
2. Катионы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов от марганца до водорода
( Mn 2+ Zn 2 Cr 3+ Fe 2+ Ni 2+ Sn 2+ Pb 2+ H + ), при электролизе растворов восстанавливаются одновременно с молекулами воды
3. Катионы металлов, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода
( Cu 2+ Hg 2+ Ag + ), практически полностью восстанавливаются на катоде
Процессы, происходящие на аноде:
Характер реакций, протекающих на аноде, зависит как от присутствия воды, так и от вещества, из которого сделан анод. Аноды подразделяются на нерастворимые в воде (изготавливаются из угля, графита, платины, иридия) и растворимые в воде (из меди, серебра, цинка, никеля и других металлов).
На нерастворимом аноде в процессе электролиза следует руководствоваться
рядом разряженности на аноде
1. Анионы бескислородых кислот и их солей ( F — CI — Br — I — S 2- CN — и т.п.) удерживают электроны слабее иона ОН — воды, поэтому при электролизе водных растворов солей бескислородных кислот окисляются анионы бескислородных кислот.
2. Анионы кислородсодержащих кислот ( NO 3 — SO 3 2- SO 4 2- CO 3 2- PO 4 3- ) удерживают свои электроны более прочно, чем ионы ОН — , поэтому при электролизе водных растворов солей кислородсодержащих кислот окисляется молекула воды, а анионы соли остаются без изменения.
Первая группа металлов до алюминия
а) Электролиз раствора нитрата кальция
Ca(NO3)2 — соль с кислород c одержащим кислотным остатком
Катионы кальция Ca2+ расположены в ряду стандартных электродных потенциалов до алюминия, следовательно, на катоде разряжаются ионы водорода Н+ воды,
а на аноде разряжаются ионы ОН — , так как ионы NO 3 — удерживают свои электроны более прочно, чем ионы ОН — воды
В растворе находятся положительные ионы: Ca2+иН+ отрицательные ионы: NO3— и ОН—
Процессвосстановленияна катоде «-» 2 H 2 O + 2ē → H 2 0 ↑ + 2ОН — 4 ǀ 2окислитель
Процессокисленияна аноде «+» 2 H 2 O — 4ē → O 2 ↑ + 4Н + 2 ǀ 1восстановитель
выписываются все продукты реакции с катода, анода и из катодного и анодного пространства
CaI 2 — электролит диссоциирует на CaI 2 ↔ Ca 2+ + 2 I —
вода диссоциирует H 2 O ↔ Н + + ОН —
Катионы кальция Ca 2+ расположены в ряду стандартных электродных потенциалов до алюминия, следовательно, на катоде разряжаются ионы водорода Н + воды, а на аноде — ионы йода I — так как они слабее удерживают свои электроны, чем ионы ОН — воды
Процессвосстановленияна катоде «-» 2 H 2 O + 2ē → H 2 0 ↑ + 2ОН — 2 ǀ 1 окислитель
В катодном пространстве накапливаются: Са 2+ + 2ОН — → Са(ОН) 2
Процессокисленияна аноде «+» 2 I — — 2ē → I 2 ↓ 2 ǀ 1 восстановитель
В анодномпространстве накопления молекулнет, так как кислотный остаток бескислородный и только он окисляется на аноде
выписываются все продукты реакции с катода, анода и из катодного и анодного пространства
Вторая группа металлов от алюминия до водорода:
а) Электролиз раствора сульфата никеля NiSO4
NiSO 4 соль с кислород c одержащим кислотным остатком
— электролит диссоциирует на NiSO 4 ↔ Ni 2+ + SO 4 2-
Вода диссоциирует H 2 O ↔ Н + + ОН —
Катионы никеля — Ni2+ расположены в ряду стандартных электродных потенциалов от марганца до водорода, следовательно, они восстанавливаются одновременно с ионами водорода Н + воды, а на аноде разряжаются ионы ОН — воды, так как ионы SO 4 2- удерживают свои электроны более прочно, чем ионы ОН — воды
В растворе находятся положительные ионы: Ni2+иН+ отрицательные ионы: SO42- и ОН—
Процессвосстановленияна катоде «-» 2 H 2 O + 2ē → H 2 0 ↑ + 2ОН —
идут параллельно оба процесса восстановления Ni 2+ + 2ē → Ni 0 ; 4 ǀ 1
В катодном пространстве накапливаются: Ni 2+ + 2ОН — → Ni (ОН) 2
Процессокисленияна аноде «+» 2 H 2 O — 4ē → O 2 ↑ + 4Н + 4 ǀ 1
В анодном пространстве накапливаются: 2Н + + SO 4 2- ↔ Н 2 SO 4
выписываются все продукты реакции с катода, анода и из катодного и анодного пространства
В растворе идет диссоциация нейтральных молекул до тех пор, пока все нейтральные молекулы не распадутся на ионы: Ni(ОН)2+ 2Н2SO4→NiSO4+ 2H2O
б) Электролиз раствора хлорида никеля ( II ) NiCI2
Катионы никеля — Ni 2+ расположены в ряду стандартных электродных потенциалов от марганца до водорода, следовательно, они восстанавливаются одновременно с ионами водорода Н + воды, а на аноде — ионы хлора CI — так как они слабее удерживают свои электроны, чем ионы ОН — воды: В растворе находятся положительные ионы :Ni2 + и Н+ отрицательные ионы: CI— и ОН—
Процессвосстановленияна катоде «-» 2 H 2 O + 2ē → H 2 0 ↑ + 2ОН —
идут параллельно оба процесса восстановления Ni 2+ + 2ē → Ni 0 4 ǀ 2
В растворе у катода: Ni 2+ + 2ОН — → Ni (ОН) 2
Процессокисленияна аноде «+» 2 CI — — 2ē → CI 2 ↑ 2 ǀ 1
В катодном пространстве накапливаются Ni(ОН)2
Таким образом, при электролизе раствора NiCI2 получаем продукты реакции:
Третья группа металлов от водорода:
Электролиз раствора нитрата ртути ( II ) Hg ( NO 3 ) 2
Катионы ртути Hg 2+ расположены в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода, следовательно, они полностью восстанавливаются на катоде, а на аноде разряжаются ионы ОН — воды.
катод «-» Hg 2+ + 2ē → Hg 0
анод «+» 2 H 2 O — 4ē → O 2 ↑ + 4Н + ; Н + + NO 3 — ↔ Н NO 3
Все рассмотренные случаи электролиза относятся к нерастворимому аноду, который изготавливается из угля, графита, платины, иридия.
Если анод будет растворим ( Cu Ag Zn Cd Hg Ni и др.) при электролизе водного раствора окисляется анод. Например: при электролизе водный раствор CuCI 2 анод будет медным, то хлорид — ионы не окисляются (растворяется анод):
CuCI 2 ↔ Cu 2+ + 2 CI — H 2 O ↔ Н + + ОН —
катод «-» Cu 2+ + 2ē → Cu 0
анод «+» Cu 0 — 2ē → Cu 2+
Здесь происходит переход меди с анода на катод. Количество хлорида меди в растворе остается неизменным.
Электролиз с растворимым анодом широко применяется для получения металлов высокой чистоты.
Электролиз применяется при получении активных металлов ( K Na Ca Mg AI ), некоторых активных неметаллов ( CI 2 F 2 ), а также сложных веществ ( NaOH KOH KCIO 3 ). Электролизом пользуются для покрытия металлических предметов никелем, хромом, цинком, оловом, золотом и т.д.
Продукты электролиза водных растворов электролитов
Щелочи, кислородсодержащие кислоты, соли кислородсодержащих кислот и активных металлов
H 2 0 ↑ и O 2 ↑ так как разлагается только вода
Бескислородные кислоты и их соли бескислородных кислот и активных металлов
H 2 0 ↑ S галогены и др.
Соли бескислородных кислот и малоактивных металлов ( Cu Hg Ag Pt Au ), а также металлов со средней активностью ( Co Ni Cr Sn )
Металлы и галогены, а при большей концентрации ионов Н+ может выделяться H 2 0 ↑
Соли кислородсодержащих кислот и малоактивных металлов ( Cu Hg Ag Pt Au ), а также металлов со средней активностью
Металл и O 2 ↑, а при большей концентрации
1. Защита металлических изделий от коррозии электролизом получила название гальваностегией. Защищая от коррозии, гальванические покрытия придают предметам красивый декоративный вид.
2. Другая отрасль электрохимии названа гальванопластикой — это получение точных металлических копий с различных предметов. Эта отрасль открыта русским ученым Б.С. Якоби (1838).
3. Получение химически активных металлов: щелочных, щелочноземельных, алюминия, лантаноидов и др., а также для очистки некоторых металлов от примесей.
Самостоятельная работа №1
1) В чем отличие электролиза расплава от электролиза раствора?
2) Почему в первую очередь на аноде разряжаются бескислородные ионы кислот, а не кислородсодержащие?
3) Какие металлы в первую очередь разряжаются на катоде, стоящие в ряду напряжения металлов, до водорода или после?
4) Какие катионы металлов никогда не разряжаются в растворе?
Ba(-2,90 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:
0 (2H + /H2) >