Тема 10.3. Электролиз Задания 261 – 280

Пример. Составьте схемы электролиза водных растворов солей:

а) K₂SO₄ с инертными электродами.

б) FeCl₃ с железным анодом.

Напишите электронные уравнения катодных и анодных процессов и суммарные уравнения электролиза. Ответ обоснуйте.

Решение.

При электролизе растворов солей:

На катоде (-) в первую очередь восстанавливаются те ионы (атомы молекулы), потенциалы которых наиболее высокие (см. таблицу25).

Активные металлы от Li до Al не разряжаются на катоде, т.к. имеют более отрицательное значение электродных потенциалов, чем водород. В этом случае будет восстанавливаться H⁺ из воды. Если электродный потенциал металла более положителен, чем водородный потенциал (металлы стоящие в ряду напряжений после водорода) на катоде разряжаются ионы металла. Если электродный потенциал металла не ниже (-1), то могут восстанавливаться на катоде металлы (от Zn до H).

На аноде (+) будут разряжаться (окисляться) ионы (атомы, молекулы), потенциалы которых в данных условиях наиболее низкие (табл.25).

1) На нерастворимых анодах окисляются анионы бескислородных кислот: S^-2, I^-, Br^–, Cl^-.

2) Кислородсодержащие анионы (SO₄^2-, NO₃^-, SO₃^2- и F^-) не разряжаются. В этом случае окисляются анионы OH^- из воды.

3)На металлических (растворимых) анодах разрушается материал самого анода, т.к. электродный потенциал металла более отрицательный по сравнению с потенциалом H^- и других анионов.

Схемы процесса электролиза солей:

а )

– K

H₂

Процесс восстановления:

Побочный процесс:

+ А

O₂

Процесс окисления:

Побочный процесс:

Суммарное уравнение процесса электролиза:

Т.е. при электролизе раствора соли, образованной активным металлом и кислородсодержащим анионом, происходит электрохимическое разложение воды.

б)

–K

C

Процесс восстановления:

+А

Fe

Процесс окисления:

П ри электролизе растворов с металлическим анодом окисляется материал анода, т.к. имеет меньшее значение электродного потенциала.

Контрольные задания

При выполнении контрольных заданий используйте таблицу 25

261. В растворе содержатся ионы Аg⁺, Ni²⁺, Sn²⁺ , Сu²⁺ (концентрация оди­накова). В какой последовательности будут восстанавливаться они при электролизе с инертными электродами. Ответ обоснуйте. Для никелирова­ния детали из какого материала следует изготовить анод? Составьте схему электролиза раствора соли NiSO₄ с никелевым анодом, напишите элек­тронные уравнения для процессов, протекающих на катоде и аноде.

262. В какой последовательности будут разряжаться ионы при элек­тролизе раствора, содержащего ионы Аg⁺, Fe²⁺, Pb²⁺, Сu²⁺ одинаковой кон­центрации и напряжении тока, достаточном для выделения любого металла. Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза раствора соли Рb(NОз)₂ с инертными электродами, напишите электронные уравнения для процессов протекающих на катоде и аноде.

263. Электролит содержит смесь хлоридов LiС1, СаС1₂, NaС1, ВаС1₂, КСl. Какие элементы должны быть удалены из расплава этих солей перед проведением электрохимического выделения кальция? Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза расплава и раствора хлорида кальция с инертными электродами, напишите электронные уравнения для процессов, протекающих на катоде и аноде.

264. В какой последовательности будут разряжаться ионы Pb²⁺, Hg²⁺ Bi³⁺, Со²⁺ (концентрация одинаковая) при электролизе растворов нитратов соответствующих солей? Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза раствора соли Со(NO₃)₂; с инертными электродами и с растворимым ко­бальтовым анодом, напишите электронные уравнения для процессов, про­ходящих на катоде и аноде.

265. Чем отличается электролиз водных растворов электролитов от электролиза их расплавов? Какие ионы и молекулы, находящиеся в водных растворах солей, могут восстанавливаться на катоде и окисляться на аноде? Составьте схемы электролиза расплава и раствора соли NaI с инертными электродами, напишите электронные уравнения для процессов, проходящих на катоде и аноде. Увеличится или уменьшится значение рН в прикатодном пространстве при электролизе раствора соли NaI? Ответ обоснуйте.

266. При электролизе водного раствора соли значение рН в приэлек-тродном пространстве одного из электродов возросло. Раствор какой соли подвергся электролизу: а) КС1; б) СuС1­₂; в) Сu(NО₃)₂

Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза раствора этой соли с инертными электродами, напишите электронные уравнения для процессов протекающих на катоде и аноде.

267. При электролизе водного раствора сульфата никеля (II) на аноде протекает реакция: 2Н₂О = О₂+ 4Н⁺ + 4e^–. Из какого материала сделан анод: а) никеля; б) меди; в) золота? Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза раствора указанной соли с выбранным анодом, напишите электронные уравнения для процессов, протекающих на катоде и аноде.

268. В какой последовательности должны разряжаться ионы Аg⁺, Fe²⁺, Сu²⁺, Вi³⁺, Мn²⁺ при электролизе растворов сульфатов соответст­вующих металлов? Ответ обоснуйте. Составьте схемы электролиза раствора сульфата марганца (II), если электроды угольные. Напишите электродные уравнения для процессов, протекающих на катоде и аноде.

269. Напишите схему процесса электролиза водного раствора сульфата меди и рассчитайте объем кислорода (н.у.), выделившегося на аноде, если за то же время выделилось 0,381 г меди.

270. При электролизе водного раствора соли с угольными электродами значение рН в пространстве одного из электродов понизилось. Раствор какой соли подвергся электролизу: а) СuCl₂ б) KCl в) Сu(NO₃)₂. Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза раствора этой соли, напишите электронные уравнения для процессов, проходящих на катоде и аноде.

271. В растворе содержатся ионы Sr²⁺, Ba²⁺, Al³⁺, Cr³⁺ (концентрация одинакова). В какой последовательности будут разряжаться они при электролизе водных растворов нитратов соответствующих солей? Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза раствора Al(NO₃)₃ с инерт­ным анодом. Напишите электронные уравнения для процессов, проходящих на катоде и аноде.

272. Что называют анодным растворением металла и при каких усло­виях возможен этот процесс? Сравните металлы кадмий, медь и золото в отношении их возможности функционировать в качестве растворимого анода. Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза водного раствора хлорида меди с медным электродом, напишите уравнения для процессов, проходящих на катоде и аноде, и суммарные уравнения элек­тролиза.

273. В какой последовательности будут выделяться металлы при электролизе раствора, содержащего в одинаковой концентрации сульфаты никеля, серебра, меди? Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза водного раствора сульфата никеля, если анод угольный. Напишите электронные уравнения для процессов, проходящих на ка­тоде и аноде, и суммарное уравнение процесса электролиза.

274. Какой процесс будет протекать при электролизе раствора хлори­да висмута с висмутовым и угольным анодом? Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза этой соли с анодом из материала висмута, напишите электронные уравнения для процессов, протекающих на катоде и аноде, а также суммарное уравнение электролиза соли.

275. Какие газообразные вещества образуются при электролизе рас­твора солей хлорида и сульфата магния (электроды угольные)? Ответ обос­нуйте. Составьте схемы электролиза растворов этих солей с инертными электродами, напишите электронные уравнения для процессов, протекаю­щих на катоде и аноде, и суммарные уравнения электролиза этих солей. Как изменится значение рН в прианодном пространстве при электролизе рас­творов этих солей?

276. Какими катодными процессами характеризуется электролиз водных растворов солей металлов, стоящих в начале ряда напряжений и в средней его части? Чем это определяется? Рассмотрите на примерах рас­твора солей NaCl и ZnCl₂. Составьте схему электролиза раствора хлорида цинка на угольном аноде. Напишите электронные уравнения для процессов, протекающих на аноде и катоде.

277. При электролизе водного раствора нитрата никеля (II) на аноде протекает реакция 2Н₂О = О₂+ 4Н⁺ + 4е^-. Из какого материала сделан анод:

а) никель; б) висмут; в) платина. Ответ обоснуйте. Составьте схему электролиза раствора указанной соли с выбранным анодом, напишите электронные уравнения для процессов, протекающих на катоде и аноде, и суммарное уравнение электролиза этой соли.

278. В какой последовательности будут выделяться металлы при электролизе раствора, содержащего в одинаковой концентрации ионы Ba²⁺, Mn²⁺, Fe³⁺, Au³⁺? Ответ обоснуйте. При электролизе водного раствора одной из солей значение рН в приэлектродном пространстве возросло. Раствор какой соли подвергся электролизу: а) ВаС1₂; б) FеС1₃; в) АuСl₃? Почему? Составьте схему электролиза раствора этой соли с платино­выми электродами, напишите электронные уравнения электродных про­цессов и суммарное уравнение электролиза соли.

279. Cоставьте схему электролиза расплава и раствора йодида бария с угольными электродами. Напишите электронные уравнения электродных про­цессов и суммарные уравнения электролиза соли.

280. Чем отличается электролиз водных растворов электролитов от электролиза их расплавов? Какие ионы и молекулы, находящиеся в водных растворах солей, могут восстанавливаться на катоде и окисляться на аноде? Каким методом можно получить чистый калий и раствор КОН из соли КСl? Напишите электронные уравнения электродных процессов и суммарные уравнения электролиза соли.