Читайте также:
|
Пример 1
Напишите электронные уравнения катодных процессов, происходящих при электролизе расплава, содержащего 
(
В) и 
(
В).
Решение:
;
;
катодный процесс: 1. 
2. 
2. В случае электролиза растворов электролитов в электрохимических реакциях наряду с ионами могут принимать участие и молекулы растворителя.
2а. Если электролит представляет собой водный раствор соли, образованной металлом, стандартный электродный потенциал которого положителен (металл в ряду напряжений располагается правее водорода), то на катоде происходит только процесс восстановления металла.
Пример 2. Напишите электронное уравнение катодного процесса, происходящего при электролизе водного раствора (В).
Решение:
;
катодный процесс: 
.
2б. Если электролит содержит катион металла, стандартный электродный потенциал которого отрицателен, но больше –0,41 В (металл в ряду напряжений стоит между марганцем и водородом), то на катоде будет восстанавливаться металл. Но одновременно, в силу того, что соли таких металлов подвергаются гидролизу по катиону и поэтому в растворе 
, параллельно, за счет восстановления молекул воды будет выделяться водород.
Пример 3. Напишите электронные уравнения катодных процессов, происходящих при электролизе водного раствора 
(
В).
Решение:
;
катодные процессы: Zn2+ +2‘ = Zn
2в. И, наконец, если в растворе присутствует катион металла, стандартный электродный потенциал которого меньше –0,41 В (металл в ряду напряжений располагается левее марганца включительно), на катоде происходит только процесс восстановления молекул воды.
Пример 4. Напишите электронное уравнение катодного процесса, происходящего при электролизе водного раствора 
( В).
Решение: 
;
катодный процесс:
Анодные процессы. Характер электрохимической реакции на аноде зависит как от состава электролита и величины анодного потенциала, так и от материала, из которого изготовлен анод. С этой точки зрения все аноды делятся на нерастворимые или инертные и растворимые или активные. Инертными являются аноды на основе платины и углерода. На инертных анодах идет окисление ионов и молекул электролита, причем в первую очередь окисляется ион или молекула с минимальным значением электродного потенциала. Активными (или растворимыми) являются аноды металлические или на основе полупроводников. На растворимом аноде в процессе электролиза независимо от состава электролита происходит электрохимическое окисление материала анода.
Пример 5. Напишите электронные уравнения анодных процессов, происходящих при электролизе водного раствора смеси 
и 
(
, 
, 
В).
а) на медном аноде; б) на инертном аноде
Решение:
;
;
а) процесс на растворимом аноде (
): 
(n0= +0,34В)
б) процессы на инертном аноде (
): 1. 
2. 
3. 
Стандартные электродные потенциалы иона 
и анионов кислот, содержащие элементы в высшей степени окисления (
и т.п.), значительно превышают стандартный электродный потенциал окисления воды (+1,23 В), поэтому в водных растворах (в отличие от расплавов) их окисление на аноде не происходит. Вместо них окисляются молекулы воды с выделением кислорода.
Пример 6. Напишите электронное уравнение катодного процесса, происходящего при электролизе водного раствора (
; В).
Решение: ;
анодный процесс: 
.
Из-за высокого перенапряжения выделения кислорода на аноде, последовательность окисления анионов может иногда нарушаться. В частности, хлор (
В) из растворов выделяется раньше, чем кислород ( В).
Деление на растворимые и инертные аноды весьма условно. Так, если в электролите присутствуют сильные комплексообразующие соединения, платина может вести себя как растворимый анод. С другой стороны известен ряд полупроводников и металлов, таких как, например кремний, алюминий, титан, тантал, ниобий, электрохимическое окисление которых может сопровождаться образованием на их поверхности нерастворимых оксидных пленок (электрохимическое анодирование полупроводников и металлов).
Пример 7. Напишите электронные уравнения катодных процессов, происходящих при электролизе:
1. водного раствора 
.
Решение: анодный процесс: 
2. водного раствора 
Решение: анодный процесс: 
3. водного раствора 
Решение: анодный процесс: 
Количественно процессы электролиза описываются законами Фарадея:
1. Масса вещества, образующегося при электролизе, прямо пропорциональна количеству прошедшего через электролит электричества:
где 
- масса вещества в г; 
- количество электричества, Кл; 
- сила тока, А; 
- время, с.
2. Одинаковое количество электричества, прошедшее через раствор, приводит к образованию одинакового числа эквивалентов продуктов электролиза. Один эквивалент любого вещества выделяется при пропускании через электролит 
Кл (число Фарадея) электричества.
Законы Фарадея можно выразить одной формулой:
,
где 
- эквивалентная масса вещества, г/экв; 
- молярная масса вещества, г/моль; 
- число электронов, принимающих участие в электрохимическом процессе.
Пример 8. Определите массу серебра, выделившегося на катоде при пропускании через раствор нитрата серебра тока силой 5А в течение 10 мин.
Решение:
;
катодный процесс: 
г.
Пример 9. Определите массу гидроксида калия, образовавшуюся у катода при электролизе раствора сульфата калия, если на аноде выделилось 11,2 л кислорода (н.у.).
Решение:
;
катодный процесс: 
анодный процесс: 
Согласно второму закону Фарадея число эквивалентов кислорода равно числу эквивалентов 
и, следовательно, - гидроксида калия. Число эквивалентов кислорода определяется как 
экв, где 
- эквивалентный объем кислорода, равный при н.у. 
л/экв. Следовательно, число эквивалентов гидроксида калия также равно 2экв, а масса - 
г (
г/экв – эквивалентная масса гидроксида калия).
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 164 | Нарушение авторских прав