Электрохимические реакции на катоде

Для того чтобы определить, какие частицы будут восстанавливаться на катоде, необходимо использовать значения равновесных потенциалов (см. выше). Необходимо иметь ввиду, что при электролизе водных растворов солей рН раствора принимается равным 7, и, следовательно, концентрация ионов водорода равна 10^-7 моль/дм³. В этом случае величина равновесного потенциала водородного электрода равна:

EH₂O/H₂= E⁰ + 0,059×lg10^-7 = -0,413 В.

Последняя величина значительно отличается от стандартного потенциала водородного электрода. На катоде будут восстанавливаться в первую очередь частицы, имеющие больший по величине равновесный потенциал. Если проводится электролиз раствора одного вещества, возможны три случая:

При E⁰Meⁿ⁺/Me>> EH₂O/H₂, то восстанавливаются ионы металла. Например:

E⁰Cu²⁺/Cu= 0,334 В >> EH₂O/H₂= -0,413 В,

К: Cu²⁺+ 2ē = Cu.

Если E⁰Meⁿ⁺/Me»EH₂O/H₂, то идет одновременное восстановление иона металла и водорода из молекул воды, например:

E⁰Fe²⁺/Fe= -0,443 В.

Величина равновесного потенциала железа достаточно близка EH₂O/H₂:

К: Fe²⁺ + 2ē = Fe,

2H₂O + 2ē = H₂­+ 2OH^-.

Этот случай относится к растворам солей металлов, занимающих в ряду напряжений положение между алюминием и водородом, т.е.

E⁰Al³⁺/Al < E⁰Meⁿ⁺/Me < E⁰H⁺/H₂

E⁰H⁺/H₂ = 0 соответствует стандартному равновесному потенциалу водородного электрода.

Если E⁰Meⁿ⁺/Me<< EH₂O/H₂, то идет восстановление водорода из воды:

К: 2H₂O+ 2ē = H₂­+ 2OH^-.

Из опыта следует, что металлы от Li и до Аl в ряду напряжений не восстанавливаются из водных растворов их солей.

Если водный раствор содержит катионы различных металлов, то при электролизе происходит их последовательное выделение на катоде в порядке уменьшения стандартного электродного потенциала.

При электролизе солей, содержащих катионы аммония (NH₄⁺), выделяется водород.

Дата добавления: 2015-07-25