Электролиз.

Если в раствор или в расплав электролита опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы электролита будут двигаться к электродам:

Катионы к катоду (отрицательно заряженному электроду);

Анионы к аноду (положительно заряженному электроду).

- +

к а⁺ Схема движения ионов в растворе

а н или расплаве электролита под

т о действием электрического тока

о + д

д -

На катоде катионы принимают электроны и восстанавливаются. На аноде отдают и окисляются.

Электролиз обычно проводят в приборах, называемых электролизные ванны, в которые опущены электроды.

В теоретическом плане простейшим примером является электролиз расплавов.

Рассмотрим процесс электролиза расплава NaCl:

- +

-

+

к а

а н

т + о

о - д

д

Схема электролиза расплава хлорида натрия

+ -

NaCl Na+ + Cl-

Под действием электрического тока катионы Na⁺ движутся к катоду и принимают от него электроны:

Na⁺ + e Na⁰ (процесс восстановления).

Анионы Cl- движутся к аноду и отдают электроны:

2 Cl^- - 2 e Cl₂⁰↑ (процесс окисления).

Суммарная реакция:

2 Na⁺ + e Na⁰

1 2CL^- + 2 e Cl₂⁰

2Na⁺ +2C^l- 2Na⁰ + Cl₂⁰↑

или

электролиз

2NaCl 2Na + Cl₂⁰↑

На катоде выделяется металлический натрий, на аноде – газообразный хлор.

Если возьмём раствор хлорида натрия, то уравнение гидролиза будет выглядеть следующим образом:

2NaCl + 2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH

анод катод раствор

А+ К-

Cl^- - 1e Cl⁰ Cl^- Na⁺ 2H₂O + 2 e H2↑ + 2OH^-

Cl⁰ + Cl⁰ Cl2↑

H⁺OH^-

Эта реакция является окислительно-восстановительной: на катоде всегда идёт процесс восстановления, на аноде всегда идёт процесс окисления.

Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита.

Сущность электролиза состоит в том, что за счёт электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая не может протекать самопроизвольно.

Электролиз расплавов и растворов отличается друг от друга.

В растворе соли кроме ионов металла и кислотного остатка присутствуют молекулы воды и ионы Н⁺, ОН^- - продукты диссоциации Н₂О. Поэтому при рассмотрении реакций на электродах необходимо учитывать возможность участия молекул Н₂О в электролизе.

На катоде в водных растворах протекают восстановительные процессы.

Здесь возможны 4 случая:

1. Катионы металлов, имеющих большой стандартный потенциал, чем у водорода (от Cu²⁺ до Au³⁺) при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде.

2. Катионы металлов, имеющих малый стандартный электродный потенциал (от Li⁺ до Al³⁺) не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливаются молекулы воды.

3. Катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал меньший, чем у водорода, но больший чем у алюминия (от Al³⁺ до Н⁺) при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.

Если в растворе находится смесь катионов разных металлов, то первым восстанавливается катион того металла, который имеет наибольшее алгебраическое значение электродного потенциала.

Металлы, расположенные в порядке возрастания их стандартных электродных

потенциалов, образуют так называемый электрохимический ряд напряжения металлов:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Дата добавления: 2015-07-17