Напишите уравнения электролиза расплава и раствора соли agno3

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e08bd37ec149791 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Электролиз расплавов и растворов электролитов

Электролиз расплавов и растворов электролитов

расплавов и растворов электролитов

Электролизом называется совокупность химических реакций, происходящих при прохождении постоянного электрического тока через электрохимическую систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.

Химическая сущность электролиза заключается в том, что это окислительно-восстановительная реакция, протекающая под действием постоянного электрического тока, причем процессы окисления и восстановления пространственно разделены.

Катод – электрод, на котором восстанавливаются катионы или вода. Он заряжен отрицательно.

Анод – электрод, на котором окисляются анионы или вода. Он заряжен положительно.

1. Электролиз расплавов солей, оснований.

При электролизе расплавов на катоде всегда восстанавливаются катионы металла.

Анодный процесс определяется составом аниона:

а) Если анион бескислородной кислоты (Cl-, Br-, I-, S2-), то анодному окислению подвергается этот анион и образуется простое вещество:

A(+): 2Cl — — 2ē → Cl2↑ или A(+): S2- — 2ē → S0

б) Если анодному окислению подвергается кислородсодержащий анион (SO42-, SiO32-, HO — и др.), то при этом неметалл образует оксид (без изменения своей степени окисления) и выделяется кислород.

A(+): 2SiO32— 4ē → 2SiO2 + О2

A(+): 2SO32— 4ē → 2SO2 + О2

A(+): 4РO43— 12ē → 2Р2O5 + 3О2

A(+): 4NO3— 4ē → 2N2O5 + О2

A(+): 4HO— 4ē → 2H2O + О2

Пример 1.1. Расплав соли ZnCl2

ZnCl2 Û Zn2+ + 2Cl-

К(-):

2Сl — — 2ē Þ Cl2o­

S: ZnCl2 электролиз Zn + Cl2­

Пример 1.2. Расплав щелочи NaOH

На K(-): восстановление: Na+ + ē Þ Nao *4

На A(+): окисление: 4OH — — 4ē Þ 2H2O + O2­

Суммарное уравнение электролиза получают сложением правых и левых частей уравнений при условии равенства электронов, принимающих участие в катодном и анодном процессах.

4 Na+ + 4 ē + 4 OH — — 4 ē электролиз 4 Na0 + O2 + 2H2O

4 Na+ + 4 OH — электролиз 4 Na0 + O2 + 2H2O — ионное уравнение

4NaOH электролиз 4Na + 2H2O + O2↑ — молекулярное уравнение

Пример 1.3. Расплав соли Na2SO4

Na2SO4 Û 2Na+ + SO42-

К(-): Na+ + 1 ē Þ Nao *4

A(+): 2SO42- — 4 ē Þ O2 + 2SO3

4Na+ +2SO42- Þ 2Nao + O2 + 2SO3 – ионное уравнение электролиза

2Na2SO4 электролиз 4Nao + O2 + 2SO3 – молекулярное уравнение

Пример 1.4. Расплав соли AgNO3

AgNO3 Û Ag+ + NO3-

К(-): Ag+ + 1 ē Þ Ago *4

A(+): 4NO3- — 4 ē Þ 2N2O5 + 2O2 *1

4Ag+ + 4NO3- электролиз 4Ag + 2N2O5 + 2O2

4AgNO3 электролиз 4Ag + 2N2O5 +2O2

Задания для самостоятельной работы. Составить уравнения электролиза расплавов следующих солей: AlCl3, Cr2(SO4)3, Na2SiO3, K2CO3.

2. Электролиз растворов солей, гидроксидов и кислот.

Электролиз водных растворов усложняется тем, что в процессах окисления и восстановления может принимать участие вода.

Катодные процессы определяются электрохимической активностью катиона соли. Чем левее находится металл в ряду напряжения, тем труднее его катионы восстанавливаются на катоде:

Li K Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Te Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au

Для катионов металлов до Al включительно (I группа) катодный процесс – это восстановление водорода из воды:

(-)К: 2Н2О + 2ē → Н2 + 2НО-

Для катионов металлов после водорода (III группа) катодный процесс – это восстановление их до металла:

Для катионов металлов, стоящих в ряду напряжения от Mn до Н2 (II группа), идут параллельно конкурентные процессы восстановления катионов металлов и водорода из воды:

(-) К: Меn+ + nē → Me0

2Н2О + 2ē → Н2↑+ 2НО-

Какой из этих процессов будет превалирующим, зависит от ряда факторов: активности Ме, рН раствора, концентрации соли, приложенного напряжения и условий электролиза.

Анодные процессы определяются составом анионов солей:

а) Если анион бескислородной кислоты (Cl-, Br-, I-, S2- и др.), то окисляется он до простых веществ (за исключением F-):

б) При наличии кислородсодержащего аниона (SO42-, CO32- и т. д. или OH-) анодному окислению подвергается только вода:

A(+): 2H2O — 4ē → O2 + 4H+

Рассмотрим примеры, иллюстрирующие все возможные варианты:

Пример 2.1. Раствор соли KCl

К(-): 2H2O + 2e — Þ H2 + 2OH-

A(+): 2Cl — — 2e — Þ Cl2­

å: 2H2O + 2Cl — электролиз H2 + 2OH — + Cl2 – ионное уравнение электролиза

2KCl + 2H2O электролиз H2 + 2KOH + Cl2 – молекулярное уравнение электролиза

Пример 2.2. Раствор соли CuCl2

CuCl2 Û Cu2+ + 2Cl-

К(-): Cu2+ + 2e — Þ Cuo

A(+): 2Cl- -2e — Þ Cl2­

å: CuCl2 электролиз Cu + Cl2­

Пример 2.3. Раствор соли FeCl2

FeCl2 Û Fe2+ + 2Cl-

Железо относится к металлам II группы, поэтому на катоде будут протекать два параллельных процесса:

(+)A: 2Cl — — 2ē → Cl2↑

Fе2+ + 2Cl — эл-з Fe0 + Cl2↑ — ионное уравнение процесса

FeCl2 эл-з Fe0 + Cl2↑ — молекулярное уравнение процесса

(-)К: 2Н2О + 2ē → Н2↑+ 2ОН-

(+)A: 2Cl — — 2ē → Cl2↑

2Н2О + 2Cl — → Н2↑+ 2ОН — + Cl2↑ — ионное уравнение процесса

2Н2О + FeCl2 электролиз Н2↑+ Fe(ОН)2 + Cl2↑ — молекулярное уравнение.

Таким образом, в катодном пространстве будут образовываться Fe, Н2 и Fe(ОН)2 в различных соотношениях в зависимости от условий проведения электролиза.

Пример 2.4. Раствор соли Na2SO4.

Na2SO4 Û 2Na+ + SO42-

K(-) 2H2O + 2e — Þ H2­ + 2OH — *2

A(+) 2H2O – 4e — Þ O2 + 4H+

å: 6H2O электролиз 2H2 + 4OH — + O2 + 4H+

å: 6H2O + 2Na2SO4электролиз 2H2 + 4 NaOH + O2 + 2H2SO4

в катодном пространстве в анодном пространстве

При отключении электрического тока и перемешивании содержимого катодного и анодного пространства итоговый результат электролиза может быть представлен схемой:

2Н2О эл-з 2Н2↑ + О2,

так как щелочь прореагирует с кислотой с образованием 2 моль соли и 4 моль воды.

Пример 2.5. Электролиз раствора CuSO4.

CuSO4 Û Cu2+ + SO42-

K(-): Cu2+ + 2e — Þ Cuo

A(+): 2H2O – 4e — Þ O2 + 4H+

å: 2Cu2+ + 2H2O электролиз 2Cuo + O2 + 4H+

å: CuSO4 + 2H2O электролиз 2Cuo + O2 + 2H2SO4

Пример 2.6. Электролиз раствора FeSO4

Поскольку железо относится ко II группе металлов, то на катоде будут параллельно идти два конкурентных процесса (смотри пример 2.3), а на аноде будет окисляться вода (смотри пример 2.4):

(-) К: Fе2+ + 2ē → Fe0 *2

(+)A: 2H2O — 4ē → O2 + 4H+

2Fе2+ + 2Н2О эл-з 2 Fe + O2 + 4H+ — ионное уравнение процесса

2FeSO4 + 2Н2О эл-з 2 Fe + O2 + 2Н2SO4– молекулярное уравнение

К А

К(+): 2Н2О + 2ē → Н2↑+ 2ОН — *2

А(-): 2Н2О — 4ē → О2↑+ 4Н+

6Н2О электролиз 2Н2↑+ 4ОH — + O2 + 4H+

6Н2О + 2FeSO4электролиз 2Н2↑+ 2Fe(OH)2 + O2 + 2Н2SO4 — молекулярное

катод анод уравнение

И только в случае, если процессы катодного восстановления катионов металла и водорода из воды идут в равных соотношениях, можно записать суммарное итоговое уравнение реакции:

2Н2О + 2ē → Н2↑+ 2НО — всего 4 электрона

(+)A: 2H2O — 4ē → O2 + 4H+

Fе2+ + 2Н2О + 2Н2О → Fe + Н2↑+ 2НО — + O2 + 4H+

2FeSO4 + 4Н2О эл-з Fe + Н2↑+ Fe(OH)2 + O2 + 2Н2SO4

После отключения тока и перемешивания растворов итоговое уравнение будет следующим:

FeSO4 + 2Н2О эл-з Fe + Н2↑ + O2 + Н2SO4,

так как 1 моль гидроксида железа прореагирует с 1 моль кислоты с образованием 1 моль соли и 2 моль воды.

Пример 2.7. Электролиз раствора HCl

A(+): 2Cl — — 2ē Þ Cl2o­

å: 2HCl электролиз H2 + Cl2

Пример 2.8. Электролиз раствора NaOH

K(-): 2H2O + 2ē Þ H2­ + 2OH — *2

A(+): 4H2O — 4ē Þ O2­ + 4H+

å: 6H2O электролиз 2H2 + 4OH — + O2 + 4H+

å: 6H2O + 4NaOH электролиз 2H2­ + 4NaOH + O2 + 4H2O

å: 2H2O электролиз 2H2­ + O2­

Задание для самостоятельной работы.

· Составить уравнения электролиза растворов K2CO3, ZnSO4, AgNO3, NiI2, CoCl2.

· Решить задачу. Для анализа на содержание примеси NaCl в техническом NaOH 40 г препарата растворили в воде и подвергли электролизу до полного окисления ионов хлора. При этом на аноде выделилось 601 мл Cl2 при температуре 200С и нормальном давлении. Вычислите массовую долю примеси NaCl в NaOH.

Выше были рассмотрены примеры электролиза водных растворов солей с инертным анодом, т. е. таким, который не принимает химического участия в анодном процессе. Такие электроды изготавливаются из неактивных благородных металлов, например, Pt, Ir или используются угольные электроды. Если же используют растворимые аноды, например, Cu-анод, Zn-анод, то анодный процесс существенно видоизменяется, т. к. сам анод окисляется. На аноде из 2-х конкурентных идет процесс с меньшим потенциалом: для окисления меди Е0 = — 0,34 В, для окисления цинка E0= — 0.76 В а для окисления Cl-аниона Е0 = + 1,36 В.

Пример 3.1. Электролиз водного раствора соли CuCl2 с растворимым анодом:

Сu2+ + 2ē → Cu0 Сu0 — 2ē → Cu2+

Таким образом, происходит как бы рафинирование медного анода: он растворяется, примеси остаются в анодном пространстве, а чистая медь осаждается на катоде. Хлор-анион при этом не окисляется, а накапливается в анодном пространстве.

Пример 3.2. Электролиз водного раствора соли KCl с Cu-анодом:

Cu-анод (+): Сu0 — 2ē → Cu2+

На катоде в первоначальный момент начинает восстанавливаться водород из воды, но появление Cu2+ в растворе делает две реакции катодного восстановления конкурентными:

К(-): 2Н2О + 2ē → Н2↑+ 2НО — Е0 = — 0,828 В

Сu2+ + 2ē → Cu0 Е0 = + 0,34 В

В результате преимущественно протекает та, которая характеризуется более высоким потенциалом, т. е. восстановление Сu2+ до Cu0.

Таким образом, и в этом случае будет происходить растворение Cu-анода: Сu0 — 2ē → Cu2+, а на катоде образовавшиеся катионы меди будут восстанавливаться: Сu2+ + 2ē → Cu0. Соль KCl нужна лишь для увеличения электропроводности раствора, а непосредственного участия в окислительно-восстановительных процессах она не принимает.

Задание для самостоятельной работы. Рассмотрите электролиз CuSO4 с Cu-анодом, Na2SO4 c Сu-анодом.

Составьте уравнения электролиза водного раствора нитрата серебра AgNO3: а) с медными электродами, б) с графитовыми электродами. Чем отличаются эти процессы? Поясните ответ

Ваш ответ

решение вопроса

Похожие вопросы

• Все категории
• экономические 43,297
• гуманитарные 33,622
• юридические 17,900
• школьный раздел 607,223
• разное 16,830

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.