Составить уравнение электролиза водных растворов хлорида цинка

Схема электролиза водного раствора соли

Задача 590.
Составить схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если: а) анод цинковый; б) анод угольный.
Решение:
ZnCl₂ ⇔ Zn 2+ + 2Cl —
Стандартный электродный потенциал системы Zn 2+ + 2 = Zn 0 (-0,76 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 цинка Zn 2+ , приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему части раствора (катодное пространство).

На аноде будет происходить электрохимическое окисление цинка – материала анода, поскольку, отвечающий системе Zn 0 + 2 ⇔ Zn 2+ (-0,76 В) значительно ниже 2Cl — — 2 ⇔ Cl₂ (+1,36 В). Ионы хлора, движущиеся к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Таким образом, на аноде будет происходить растворение цинка — материал анода, а на катоде – выделение газообразного водорода. В анодном пространстае будет накапливаться хлорид цинка, а в катодном пространстве ионы цинка, соединяясь с гидроксид-ионами, образуют малорастворимое соединение Zn(OH)₂.

Уравнения электродных процессов:

А(+): Zn 0 — 2e ⇔ Zn 2+
К(-): 2H₂O + 2 ⇔ H₂↑ + 2ОH —

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2H₂O + Zn 0 ⇔ H₂↑ + 2OH- + Zn 2+
катод анод

Таким образом, при электролизе ZnCl₂ с цинковым анодом на катоде будет наблюдаться выделение газообразного водорода и в осадок выпадает гидроксид цинка, на аноде будет происходить растворение материала анода (цинк) и будут накапливаться ионы цинка и хлорид-ионы.

б) При электролизе ZnCl₂ с угольным анодом будут происходить следующие процессы:

на катоде: 2H₂O + 2 ⇔ H₂↑ + 2ОH — ;
на аноде: 2Cl — — 2 ⇔ Cl₂,

хотя стандартные электродные потенциалы системы 2H₂O — 4 ⇔ O₂↑ + 4Н + и 2Cl — — 2 ⇔ Cl₂, соответственно, равны 1,23В и 1,36В. Объясняется это тем, что происходит перенапряжение системы на аноде.

Таким образом, при электролизе раствора хлорида цинка с угольным электродом на катоде будет будет наблюдаться выделение газообразного водорода и в катодном пространстве будет выпадать осадок гидроксида цинка, а на аноде будет наблюдаться выделение газообразного хлора.

Задача 691.
Составить схемы электролиза водного раствора сульфата меди, если: а) анод медный; б) анод угольный.
Решение:
CaSO₄ ⇔ Ca 2+ + SO₄ 2-
Стандартный электродный потенциал системы Cu 2+ + 2 ⇔ Cu 0 (+0,34 В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:

Cu 2+ + 2 ⇔ Cu 0

На аноде будет происходить электрохимическое окисление меди – материала анода, поскольку, отвечающий системе Cu 2+ — 2 ⇔ Cu (+0,34В) значительно ниже 2SO₄ 2- + 2 ⇔ S₂O₈ 2- (+2,01В). Ионы SO₄ 2- , движущиеся к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Таким образом, на аноде будет происходить растворение меди — материал анода, а на катоде – выделение газообразного водорода. В анодном пространстае будет накапливаться сульфат меди, а в катодном пространстве ионы меди, соединяясь с гидроксид-ионами, образуют малорастворимое соединение Cu(OH)₂.

Уравнения электродных процессов:

А(+): Cu 0 — 2e ⇔ Cu 2+
К(-): Cu 2+ + 2e ⇔ Cu 0

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2Cu 0 + Cu 2+ = Cu 2+ + Cu 0
анод катод

Таким образом, при электролизе CuSO₄ на катоде будет наблюдаться выделение газообразного водорода и в осадок выпадает гидроксид меди, на аноде будет происходить растворение материала анода (медь) и будут накапливаться ионы меди и сульфат-ионы.

б) При электролизе CuSO₄ с угольным анодом будут происходить следующие процессы ( стандартный электродный потенциал системы 2H₂O — 4 ⇔ O₂↑ + 4OH — и 2SO₄ 2- + 2 ⇔ S₂O₈ 2- , соответственно, равны 1,23 В и 2,01 В ):

на катоде: 2|4|Cu 2+ + 2 ⇔ Cu 0
на аноде: 1|2|2H₂O — 4 ⇔ O₂↑ + 4Н + .

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2H₂O + 2Cu 2+ ⇔ О₂ ↑ + 4Н + + 2Cu (ионно-молекулярная форма);
анод катод
2CuSO₄ + 2H₂O → 2H₂SO₄ + O₂↑ + 2Cu ( молекулярная форма).

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди с угольным анодом на аноде будет наблюдаться выделение газообразного кислорода, и в анодном же пространстве будет накапливаться сульфат-ионы, которые с ионами водорода создают кислую среду, будет накапливаться серная кислота (2H + + SO₄ 2- = H₂SO₄); на катоде будет откладываться металлическая медь.

Составить схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если : а) анод цинковый ; б) анод угольный?

Химия | 10 — 11 классы

Составить схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если : а) анод цинковый ; б) анод угольный.

А) поскольку анод цинковый (т.

Е. растворимый), на нем будет протекать процесс : Zn — 2e — = Zn + 2, а на катоде — процесс восстановления : Zn + 2 + 2e — = Zn или суммарное ур — е : Zn + Zn + 2 = Zn + 2 + Zn ;

б) на аноде : 2Cl — — 2e — = Cl2, на катоде : Zn + 2 + 2e — = Zn и суммарное уравнение : ZnCl2 = Cl2 + Zn.

Какие процессы будут происходить на электродах при электролизе водного раствора хлорида меди (II) : а) с графитовым ; б) с медным анодом?

Какие процессы будут происходить на электродах при электролизе водного раствора хлорида меди (II) : а) с графитовым ; б) с медным анодом?

Какие процессы протекают на катоде и аноде при электролизе водных растворов солей : NaNO3 , KCl , FeSO4 , Если электроды Угольные ?

Какие процессы протекают на катоде и аноде при электролизе водных растворов солей : NaNO3 , KCl , FeSO4 , Если электроды Угольные ?

Какие процессы идут на алюминиевом катоде и угольном аноде при электролизе раствора KOH?

Какие процессы идут на алюминиевом катоде и угольном аноде при электролизе раствора KOH?

Составить схему электролиза водного раствора Na2S с угольным анодом?

Составить схему электролиза водного раствора Na2S с угольным анодом.

Помогите пожалуйста, нужно подробное решение.

Напишите уравнение электролиза :а) Раствор NaNo3 (анод угольный)б) Раствор NiCl2 (анод никелевый)?

Напишите уравнение электролиза :

а) Раствор NaNo3 (анод угольный)

б) Раствор NiCl2 (анод никелевый).

Напишите уравнение электролиза водного раствора хлорида меди, процессы на аноде и катоде?

Напишите уравнение электролиза водного раствора хлорида меди, процессы на аноде и катоде.

Укажите окислитель и восстановитель.

Напишите уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде , и общее уравнение электролиза водного раствора хлорида калия на инертных электродах?

Напишите уравнения реакций, протекающих на аноде и катоде , и общее уравнение электролиза водного раствора хлорида калия на инертных электродах.

При электролизе водного раствора бромида калия какой процесс происходит на аноде?

При электролизе водного раствора бромида калия какой процесс происходит на аноде.

Составьте схему электролиза водного раствора сульфата кадмия при угольном аноде?

Составьте схему электролиза водного раствора сульфата кадмия при угольном аноде.

Сколько граммов кадмия выделится на катоде, если на аноде образуется 1, 12 л кислорода при н.

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА составте уравнения реакции электролиза : а)расплава иодида калия катод и анод, б)распплав хлорида меди (2) катод и анод , в)раствора иодида калия катод и анод , г)раствор сульфата ?

ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА составте уравнения реакции электролиза : а)расплава иодида калия катод и анод, б)распплав хлорида меди (2) катод и анод , в)раствора иодида калия катод и анод , г)раствор сульфата меди (2) катод и анод , д)раствор сульфата натрия катод и анод , е) раствор хлорида меди (2) катод и анод .

Перед вами страница с вопросом Составить схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если : а) анод цинковый ; б) анод угольный?, который относится к категории Химия. Уровень сложности соответствует учебной программе для учащихся 10 — 11 классов. Здесь вы найдете не только правильный ответ, но и сможете ознакомиться с вариантами пользователей, а также обсудить тему и выбрать подходящую версию. Если среди найденных ответов не окажется варианта, полностью раскрывающего тему, воспользуйтесь «умным поиском», который откроет все похожие ответы, или создайте собственный вопрос, нажав кнопку в верхней части страницы.

1.4.9. Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей, кислот).

Что такое электролиз? Для более простого понимания ответа на этот вопрос давайте представим себе любой источник постоянного тока. У каждого источника постоянного тока всегда можно найти положительный и отрицательный полюс:

Подсоединим к нему две химически стойких электропроводящих пластины, которые назовем электродами. Пластину, присоединенную к положительному полюсу назовем анодом, а к отрицательному катодом:

Далее, представьте, что у вас есть возможность опустить эти два электрода в расплав хлорида натрия:

Хлорид натрия является электролитом, при его расплавлении происходит диссоциация на катионы натрия и хлорид-ионы:

Очевидно, что заряженные отрицательно анионы хлора направятся к положительно заряженному электроду – аноду, а положительно заряженные катионы Na + направятся к отрицательно заряженному электроду – катоду. В результате этого и катионы Na + и анионы Cl − разрядятся, то есть станут нейтральными атомами. Разрядка происходит посредством приобретения электронов в случае ионов Na + и потери электронов в случае ионов Cl − . То есть на катоде протекает процесс:

Поскольку каждый атом хлора имеет по неспаренному электрону, одиночное существование их невыгодно и атомы хлора объединяются в молекулу из двух атомов хлора:

Таким образом, суммарно, процесс, протекающий на аноде, правильнее записать так:

То есть мы имеем:

Катод: Na + + 1e − = Na 0

Анод: 2Cl − − 2e − = Cl₂

Подведем электронный баланс:

Na + + 1e − = Na 0 |∙2

2Cl − − 2e − = Cl₂ |∙1 + + 2e − + 2Cl − − 2e − = 2Na 0 + Cl₂

Сократим два электрона аналогично тому, как это делается в алгебре получим ионное уравнение электролиза:

2Na + + 2Cl − = 2Na 0 + Cl₂

далее, объединив ионы Na + и Cl − получим, уравнение электролиза расплава хлорида натрия:

Рассмотренный выше случай является с теоретической точки зрения наиболее простым, поскольку в расплаве хлорида натрия из положительно заряженных ионов были только ионы натрия, а из отрицательных – только анионы хлора.

Другими словами, ни у катионов Na + , ни у анионов Cl − не было «конкурентов» за катод и анод.

А, что будет, например, если вместо расплава хлорида натрия ток пропустить через его водный раствор? Диссоциация хлорида натрия наблюдается и в этом случае, но становится невозможным образование металлического натрия в водном растворе. Ведь мы знаем, что натрий – представитель щелочных металлов – крайне активный металл, реагирующий с водой очень бурно. Если натрий не способен восстановиться в таких условиях, что же тогда будет восстанавливаться на катоде?

Давайте вспомним строение молекулы воды. Она представляет собой диполь, то есть у нее есть отрицательный и положительный полюсы:

Именно благодаря этому свойству, она способна «облеплять» как поверхность катода, так и поверхность анода:

При этом могут происходить процессы:

Таким образом, получается, что если мы рассмотрим раствор любого электролита, то мы увидим, что катионы и анионы, образующиеся при диссоциации электролита, конкурируют с молекулами воды за восстановление на катоде и окисление на аноде.

Так какие же процессы будут происходить на катоде и на аноде? Разрядка ионов, образовавшихся при диссоциации электролита или окисление/восстановление молекул воды? Или, возможно, будут происходить все указанные процессы одновременно?

В зависимости от типа электролита при электролизе его водного раствора возможны самые разные ситуации. Например, катионы щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и магния просто не способны восстановиться в водной среде, так как при их восстановлении должны были бы получаться соответственно щелочные, щелочноземельные металлы, алюминий или магний т.е. металлы, реагирующие с водой.

В таком случае является возможным только восстановление молекул воды на катоде.

Запомнить то, какой процесс будет протекать на катоде при электролизе раствора какого-либо электролита можно, следуя следующим принципам:

1) Если электролит состоит из катиона металла, который в свободном состоянии в обычных условиях реагирует с водой, на катоде идет процесс:

Это касается металлов, находящихся в начале ряда активности по Al включительно.

2) Если электролит состоит из катиона металла, который в свободном виде не реагирует с водой, но реагирует с кислотами неокислителями, идут сразу два процесса, как восстановления катионов металла, так и молекул воды:

К таким металлам относятся металлы, находящиеся между Al и Н в ряду активности.

3) Если электролит состоит из катионов водорода (кислота) или катионов металлов, не реагирующих с кислотами неокислителями — восстанавливаются только катионы электролита:

2Н + + 2е − = Н₂ – в случае кислоты

Me n + + ne = Me 0 – в случае соли

На аноде тем временем ситуация следующая:

1) Если электролит содержит анионы бескислородных кислотных остатков (кроме F − ), то на аноде идет процесс их окисления, молекулы воды не окисляются. Например:

Фторид-ионы не окисляются на аноде поскольку фтор не способен образоваться в водном растворе (реагирует с водой)

2) Если в состав электролита входят гидроксид-ионы (щелочи) они окисляются вместо молекул воды:

3) В случае того, если электролит содержит кислородсодержащий кислотный остаток (кроме остатков органических кислот) или фторид-ион (F − ) на аноде идет процесс окисления молекул воды:

4) В случае кислотного остатка карбоновой кислоты на аноде идет процесс:

2RCOO − − 2e − = R-R + 2CO₂

Давайте потренируемся записывать уравнения электролиза для различных ситуаций:

Пример №1

Напишите уравнения процессов протекающих на катоде и аноде при электролизе расплава хлорида цинка, а также общее уравнение электролиза.

При расплавлении хлорида цинка происходит его диссоциация:

Далее следует обратить внимание на то, что электролизу подвергается именно расплав хлорида цинка, а не водный раствор. Другими словами, без вариантов, на катоде может происходить только восстановление катионов цинка, а на аноде окисление хлорид-ионов т.к. отсутствуют молекулы воды:

Катод: Zn 2+ + 2e − = Zn 0 |∙1

Анод: 2Cl − − 2e − = Cl₂ |∙1

Пример №2

Напишите уравнения процессов протекающих на катоде и аноде при электролизе водного раствора хлорида цинка, а также общее уравнение электролиза.

Так как в данном случае, электролизу подвергается водный раствор, то в электролизе, теоретически, могут принимать участие молекулы воды. Так как цинк расположен в ряду активности между Al и Н то это значит, что на катоде будет происходить как восстановление катионов цинка, так и молекул воды.

Zn 2+ + 2e − = Zn 0

Хлорид-ион является кислотным остатком бескислородной кислоты HCl, поэтому в конкуренции за окисление на аноде хлорид-ионы «выигрывают» у молекул воды:

В данном конкретном случае нельзя записать суммарное уравнение электролиза, поскольку неизвестно соотношение между выделяющимися на катоде водородом и цинком.

Пример №3

Напишите уравнения процессов протекающих на катоде и аноде при электролизе водного раствора нитрата меди, а также общее уравнение электролиза.

Нитрат меди в растворе находится в продиссоциированном состоянии:

Медь находится в ряду активности правее водорода, то есть на катоде восстанавливаться будут катионы меди:

Cu 2+ + 2e − = Cu 0

Нитрат-ион NO₃ − — кислородсодержащий кислотный остаток, это значит, что в окислении на аноде нитрат ионы «проигрывают» в конкуренции молекулам воды:

Катод: Cu 2+ + 2e − = Cu 0 |∙2

2Cu 2+ + 2H₂O = 2Cu 0 + O₂ + 4H +

Полученное в результате сложения уравнение является ионным уравнением электролиза. Чтобы получить полное молекулярное уравнение электролиза нужно добавить по 4 нитрат иона в левую и правую часть полученного ионного уравнения в качестве противоионов. Тогда мы получим:

Пример №4

Напишите уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде при электролизе водного раствора ацетата калия, а также общее уравнение электролиза.

Решение:

Ацетат калия в водном растворе диссоциирует на катионы калия и ацетат-ионы:

Калий является щелочным металлом, т.е. находится в ряду электрохимическом ряду напряжений в самом начале. Это значит, что его катионы не способны разряжаться на катоде. Вместо них восстанавливаться будут молекулы воды:

Как уже было сказано выше, кислотные остатки карбоновых кислот «выигрывают» в конкуренции за окисление у молекул воды на аноде:

Таким образом, подведя электронный баланс и сложив два уравнения полуреакций на катоде и аноде получаем:

Катод: 2H₂O + 2e − = 2OH − + H₂ |∙1

Мы получили полное уравнение электролиза в ионном виде. Добавив по два иона калия в левую и правую часть уравнения и сложив с противоионами мы получаем полное уравнение электролиза в молекулярном виде:

Пример №5

Напишите уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде при электролизе водного раствора серной кислоты, а также общее уравнение электролиза.

Серная кислота диссоциирует на катионы водорода и сульфат-ионы:

На катоде будет происходить восстановление катионов водорода H + , а на аноде окисление молекул воды, поскольку сульфат-ионы являются кислородсодержащими кислотными остатками:

Катод: 2Н + + 2e − = H₂ |∙2

Сократив ионы водорода в левой и правой и левой части уравнения получим уравнение электролиза водного раствора серной кислоты:

Как можно видеть, электролиз водного раствора серной кислоты сводится к электролизу воды.

Пример №6

Напишите уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде при электролизе водного раствора гидроксида натрия, а также общее уравнение электролиза.

Диссоциация гидроксида натрия:

На катоде будут восстанавливаться только молекулы воды, так как натрий – высокоактивный металл, на аноде только гидроксид-ионы:

Катод: 2H₂O + 2e − = 2OH − + H₂ |∙2

Сократим две молекулы воды слева и справа и 4 гидроксид-иона и приходим к тому, что, как и в случае серной кислоты электролиз водного раствора гидроксида натрия сводится к электролизу воды: