Розв'язання

Електродний потенціал калію дорівнює (– 2,92 В), він значно більш негативний, ніж потенціал водневого електрода в нейтральному середовищі (– 0,41 В). Отже, на катоді будуть відновлюватися не йони Калію (К⁺), а йони Гідрогену(Н⁺) з води. Катодний процес: 2Н₂О + 2ē = 2ОН^– + Н₂

Оксигенвмісні аніони ( ) при електролізі водних розчинів не окиснюються. На аноді відбувається окиснення води.

Схема електролізу: 2 K₂SO₄ ⇄ 4K⁺ + 2SO₄^2–

Катод (–) Анод (+)

4K⁺ 2SO₄^2–

4H₂O + 4ē = 4OH^– + 2H₂ 2H₂O – 4ē = 4H⁺ + O₂

У цьому випадку відбувається електроліз води. Вода відновлюється на катоді до Н₂ і окиснюється на аноді до О₂.

Приклад 14. Складіть схему електролізу водного розчину СuСl₂ з інертними електродами.

Розв'язання

На катоді відновлюються йони Купруму Сu²⁺ до вільної міді, на аноді окиснення йонів Хлору до молекули хлору.

CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^–

Катод (–) Анод (+)

C u²⁺ + 2ē = Cu 2Cl^– – 2ē = Cl₂

CuCl₂ = Cu + Cl₂

Приклад 15. Опишіть процеси які відбуваються при корозії лудженого і оцинкованого заліза при руйнуванні цілісності покриття в кислому і нейтральному середовищі. Наведіть рівняння реакцій.

Розв'язання

При руйнуванні цілісності покриття утворюються коротко замкнуті гальванічні елементи відповідно: залізо-олово, залізо-цинк. Стандартні електродні потенціали заліза, олова та цинку дорівнюють (додаток 1):

φ⁰(Fe²⁺/ Fe) = – 0,440 В; φ⁰(Sn²⁺/ Sn) = – 0,136 В; φ⁰ (Zn²⁺/ Zn) = – 0,763 В.

У парі залізо-олово негативним електродом елементу є залізо (катодне покриття), у парі залізо-цинк негативним електродом є цинк (анодне покриття). Тому у парі Fe – Sn електрони від заліза переходять до олова, а у парі Fe – Zn  – від цинку до заліза.

У першому випадку, катодного покриття, залізо – анод окиснюється : А(–) Fe – 2ē =  .

Катодне покриття при порушенні його цілісності не захищає залізо від корозії, а прискорює процес корозії унаслідок утворення коротко замкненого елементу.

У парі Fe – Zn  електрони від цинку переходять до заліза. Цинк служить анодом і окиснюється:

А(–)  Zn – 2ē =  .

Електрони, які перейшли від цинку до заліза, утворюють на поверхні заліза електронний бар'єр, який перешкоджає окисненню заліза. Цинкове (анодне) покриття захищає залізо від корозії навіть при руйнуванні його цілісності. Катодні процеси:

у кислому середовищі: К(+)  ;

у нейтральному середовищі: К(+) O₂ + 2H₂O + 4ē = 4ОH^–.

Приклад 16. Електроліз розчину сульфатної кислоти проводили 1,5 години при силі струму 6 А. Обчисліть масу води, що розклалася, і об'єми кисню та водню (н.у.).

Розв'язання

Масу води, що розклалась, знаходимо із рівняння закону Фарадея:

m = M_E I t / F

При обчислені об’ємів газів представимо рівняння закону Фарадея у вигляді: V = V_E I t / F,

де V – об’єм газу, л; V_E – молярний об’єм еквівалентів, л/моль.

Оскільки за нормальних умов молярний об’єм еквівалентів водню дорівнює 11,2  л/моль, а кисню – 5,6 л/моль і вважаючи, що 1,5 години = 5400 секунд, M_E(H₂O) = 9 г/моль, обчислюємо:

1) г; 2) л;

3) л.

Відповідь: маса води, що розклалась, 3,02 г; об'єм кисню 1,88 л; об'єм водню 3,76 л.