МАТИ-РГТУ имени К. Э. Циолковского
Кафедра: технологии проектирования и эксплуатации летательных аппаратов
Коллоквиум
Электрохимические процессы. Электролиз.
Выполнил:
студент 1 курса,
группы 2АВС-1ДБ-270
Бессонов И.И.
Проверил:
Евдокимов Сергей Васильевич
Москва 2014
1) Что такое электролиз?
Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.
Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.
2)Какие электроды называют катодом и анодом и каковы их заряды (+ и -) при электролизе?
Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.
3)Какую роль играет внешний источник тока?
На катоде электролизера происходит процесс восстановления катионов Na+ электронами внешнего источника тока.
На аноде идет процесс окисления анионов хлора, причем отрыв избыточных электронов от Cl– осуществляется за счет энергии внешнего источника тока.
4)Какую формулу используют для вычисления молекулярной массы растворенного вещества методом криоскопии?
Общая реакция электрохимического разложения вещества представляет собой сумму двух электродных полуреакций
5)В чем различие процессов электролиза расплавов и водных растворов электролитов?
Участие воды в электролизе. Притом во многих случаях разрядка воды более энергетически выгодна чем восстановление или окисление растворенной соли
6)В чём различие процессов электролиза с растворимым и инертным анодом?
В отличие от электролиза с инертным анодом при электролизе с растворимым анодом на аноде не выделяется газообразный кислород.
7)Какие ионы и молекулы из водного раствора электролитов могут разряжаться на катоде, а какие на аноде?
В зависимости от условий электролиза, на аноде принципиально возможны следующие окислительные процессы:
– окисление анионов кислотных остатков, например
2Сl– - 2e = Cl2 процесс 1
– окисление анионов гидроксила
4ОН- – 4e = 2O2 + 2H2O процесс 2
– окисление молекул воды
2H2О – 4e = O2 + 4H+ процесс 3
– окисление материала анода
Me0 – ne = Me+n процесс 4.
При этом на катоде, в зависимости от условий, принципиально возможны следующие восстановительные процессы:
– восстановление катионов металла
Me+n + ne = Me0 процесс 5
– восстановление ионов водорода
2H+ + 2e = Н2 процесс 6
– восстановление молекул воды
2H2O + 2e = Н2 + 2ОН– процесс 7.
8)Последовательность разряда ионов на катоде и аноде
На катоде: в первую очередь восст катионы с более положительным потенциалом. С точки зрения величины стандартных потенциалов катионы металлов разделяют на 3 группы:
1) от Li до Al катодн. восст. в водородном р-ре добиться невозможно. Кислая среда рН<7:
2H+2eH2
2) от Mn до Fe совместн. разряд металла с Н
3) Cu,Ag,Au (с положит потенциалом)
На аноде: в первую очередь окисл анионы потенц кот более электроотриц
1) анод нерастворимый:
а) галогены: Cl,Br
б) SO4, NO3 и т.д не разряжаются
в кислой сред и нейтральной
в щелочной среде:
2) Анод растворимый
9)
На аноде может протекать процесс электрохимического окисления воды: 2H2O - 4e-> O2 + 4H+