Тема 6. Электролиз

Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита.

Правила определения продуктов электролиза водных растворов электролитов:

1.     Процесс на катоде  зависит от положения металла (катиона электролита) в электрохимическом ряду напряжений металлов (схема 1):

1.1.          Если металл, входящий в состав электролита, расположен в ряду напряжений до Al включительно, то на катоде идет процесс восстановления воды до водорода. Катионы металла не восстанавливаются, они остаются в растворе.

1.2.          Если катион электролита находится в ряду напряжений между алюминием и водородом, то на катоде восстанавливаются одновременно и катионы металла, и молекулы воды.

1.3.          Если катион металла находится в ряду напряжений после водорода, то на катоде восстанавливаются только катионы металла.

1.4.          Если в растворе содержатся катионы разных металлов, то сначала восстанавливается катион металла, стоящего в ряду напряжений правее.

2.     Процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона (схема 2).

2.1.          Если анод растворяется (железо, цинк, медь, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона.

2.2.          Если анод не растворяется (инертный – графит, золото, платина), то

А) при электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде идет процесс окисления аниона;

Б) при электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления воды, с выделением кислорода. Анионы не окисляются, они остаются в растворе;

В) анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:

I^- Br ^- S^2- Cl^- OH^- SO₄^2-  NO₃^-  F^-

Восстановительная активность уменьшается (способность отдавать электроны)      

Схема 1.                             

Восстановление на катоде
Li   K    Ca    Na    Mg    Al Li+  K+  Ca2+  Na+  Mg2+  Al3+	Mn     Zn     Fe     Ni     Sn     Pb Mn2+  Zn2+  Fe2+  Ni2+  Sn2+  Pb2+	H2 2H+	Cu    Hg     Ag    Pt    Au Cu2+ Hg22+  Ag+  Pt2+  Au3+
Восстанавливается вода: 2Н2О + 2e- = H2↑ + 2OH-	Восстанавливаются катионы Меn+и вода Меn+ + ne-= Ме0 2Н2О + 2e- = H2↑ + 2OH-		Восстанавливаются катионы Меn+ Меn+ + ne-= Ме0
Усиление окислительных свойств катионов (способности принимать электроны)

 Схема 2.

Окисление на аноде
Кислотный остаток  Anm-	Анод
	Нерастворимый	Растворимый
Бескислородный	Окисление аниона (кроме F-) Аnm- - me- = An0	Окисление металла анода Ме0 – ne- = Меn+ анод                   раствор
Кислородсодержащий	В кислой и нейтральной средах: 2Н2О - 4e- = О2↑ + 4H+ В щелочной среде: 4ОН- - 4e- = О2↑ + 4H+