36 Напишите уравнение процессов, происходящих при электролизе водного раствора хлорида железа нерастворимым анодом

Электролиз растворов(помимо электролита в данной среде содержится молекулы воды )

Характер катодных процессов (чистые металлы и газообразный водород)

Определяется величиной электродного потенциала того металла, ионы которого движутся к катоду.

1) Если Е_ме<-1,6 Na K Ca Mg Al то ион этого металла не может восстанавливаться на катоде, вместо него восстанавливается молекулы воды

2H₂O + 2e = H₂!+2OH^-(на катоде выделяется водород)

2) Если -1,6<E_ме<0 Zn Fe Sn Cr Ni Pb , то на катоде одновременно восстанавливается ионы металла и молекулы воды

Meⁿ⁺+ne=Me⁰

2H₂O + 2e=H₂!+2OH^- (на катоде выделяется метал и газ водород)

3) Если Е_ме>0 Cu Ag Hg Au выделяется чистый металл на катоде

Meⁿ⁺+ne=Me⁰

Характер анодных процессов(чистые неметаллы и газообразный кислород)

Определяется строением аниона(ионы кислотных остатков и ион ОН^-) а также материал из которого изготовлен анод

1) Анионы простого строения Cl^- Br^- I^- S^2- окисляются на поверхности анода до чистого вещества

2Cl^—2e=Cl₂

2)Анионы сложного строения SO₄^2- CO₃^2- PO₄^2- на аноде не изменяется, вместо них окисляется молекулы H₂O

2H₂O -4е=O₂+4H⁺

3) Если анод выполнен не из инертного (уголь, графит,платина).Окисление металлического анода и переход ионов металла в раствор (анод разрушается)

Me⁰ -ne= Meⁿ⁺

Ионно-молекулярные уравнения ступенчатого гидролиза хлорида железа (III) имеют следующий вид: 1-я ступень: Fe ³⁺ + HOH ↔ FeOH ²⁺ + H⁺; 2-я ступень: FeOH ²⁺ + НОН ↔ Fe(OH)₂ ⁺ + Н⁺; 3-я ступень: Fe(OH)₂ ⁺ + НОН ↔ Fe(OH)₃ ↓ + Н⁺. 

37 Электролиз расплавов. Напишите уравнение процессов, происходящих при электролизе расплава хлорида калия.

Электролиз расплавов электролитов

Расплав хлорида натрия. Он содержит катион натрия и анион хлора. NaCl = Na⁺+Cl^- На катоде: разряжается КАТИОН натрия: катод: Na⁺ + 1e =Na⁰ чистый натрий На аноде: разряжается АНИОН хлора: анод: 2Cl^- - 2e =Cl₂⁰  чистый хлор газ Cуммарное уравнение электролиза: 2NaCl(расплав)= (эл. ток) 2Na⁰ + Cl₂⁰

Электролиз расплава хлорида калия:

KCl   K⁺ + Cl^–;

катод (–) (K⁺): K⁺ + е = K⁰,

анод (–) (Cl^–): Cl^– – е = Cl⁰, 2Cl⁰ = Cl₂;

2KCl = 2K + Cl₂ .

38 Законы фарадея. Математическое выражение этих законов. Применение электролиза в промышленности

Законы электролиза.

Количественные соотношения при электролизе между выделившимся веществом и прошедшим через электролит электричеством выражаются двумя законами Фарадея.

I закон Фарадея. Количества веществ, выделяющихся на электродах при электролизе, прямо пропорциональны количеству электричества, прошедшего через электролит.

K=m_экв/F=A/nF K-электрохимический эквивалент

m_экв- эквивалентная масса вещества

Q=It F-постоянная Фарадея 96500

А-атомная масса вещества превращ на электроде

n-степень окисления

m=KQ= m_эквIt/F=AIt/nF

количество электричества которое необходимо пропустить через систему электролита, чтобы на электроде выделилась масса вещества = m_экв

II закон Фарадея. 

При последовательно включенных в электрическую цепь электродах, массы выделившихся при электролизе веществ относятся друг к другу, как их эквивалентные массы. m_1/ m₂₌ m_экв1/ m_экв2

Электролиз в металлургии. Электролизом растворов солей получают медь, цинк, кадмий, кобальт, марганец и другие металлы. На катоде происходит разряд ионов металла из раствора - Meⁿ⁺ + ne = Me. В этих процессах используют нерастворимые аноды, на которых обычно выделяется водород.

Метод электролиза используется также для рафинирования (очистки) металлов от примесей - меди, серебра, олова, свинца и др. Электролиз ведут с растворимым анодом. Изготавливают анод из чернового, неочищенного металла, он растворяется, а на катоде восстанавливаются ионы этого металла в чистом виде.

Электролизом расплавов соединений получают алюминий, магний, натрий, литий, бериллий, кальций, а также сплавы некоторых металлов.

Электролиз в химической промышленности. К наиболее крупному электролитическому процессу в промышленности относится электролиз раствора хлорида натрия с получением газообразных хлора на аноде, водорода на катоде и раствора щелочи в катодном пространстве. Кроме того, электролизом получают фтор из расплава смеси HF и NaF, водород и кислород из воды, диоксид марганца из раствора сульфата марганца, окислители: пероксид водорода, перманганат калия, гипохлорид, хлораты, хроматы и т. п., некоторые органические вещества, например, анилин из нитробензола.

Гальванотехника – область прикладной электрохимии, занимающаяся процессами нанесения металлических покрытий на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении постоянного электрического тока через растворы их солей. Гальванотехника пожразделяется на гальваностегию и гальванопластику.

Гальваностегия (от греч. покрывать) – это электроосаждение на поверхность металла другого металла, который прочно связывается (сцепляется) с покрываемым металлом (предметом), служащим катодом электролизера.

Перед покрытием изделия необходимо его поверхность тщательно очистить (обезжирить и протравить), в противном случае металл будет осаждаться неравномерно, а кроме того, сцепление (связь) металла покрытия с поверхностью изделия будет непрочной.

Гальванопластика – получение путем электролиза точных, легко отделяемых металлических копий относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических предметов, называемых матрицами.