Составление уравнений реакций электролиза расплавов и водных растворов электролитов

I. Электролиз расплавов электролитов

1. Составить уравнение диссоциации электролита.

2. Указать, какой ион к какому электроду идёт.

3. Составить уравнения электродных процессов.

4. Определить балансовые коэффициенты, применяя к электролизу закон сохранения заряда:

Число электронов, полученных катионами на катоде, равно числу электронов, отданных анионами на аноде.

5. Сложить почленно уравнения электродных процессов, домножая эти уравнения на соответствующие балансовые коэффициенты.

6. Перейти от полученного полного ионного уравнения к молекулярному уравнению.

Пример 1. Составить уравнение электролиза расплава хлорида натрия.

NaCl  Na⁺ + Cl^–

K(–)	Na+	Na+ + ē  Na	2
A(+)	Cl–	2Cl– – 2 ē  Cl2	1
	2 Na+ + 2 Cl–  2Na +Cl2
	2NaCl 2Na + Cl2 расплав

Пример 2. Составить уравнение электролиза расплава гидроксида натрия.

NaOH  Na⁺ + OH^–

K(–)	Na+	Na+ + ē  Na	4
A(+)	OH–	4OH– – 4 ē  2H2O + O2	1
	4Na+ + 4OH–  4Na + 2H2O + O2
	4NaOH 4Na + 2H2O + O2 расплав

II. Электролиз водных растворов электролитов

1. Составить уравнение диссоциации электролита.

2. Указать, какой ион к какому электроду идёт.

3. Определить, будут ли образующиеся ионы разряжаться на соответствующих электродах, или пойдут процессы с водой.

4. Составить уравнения электродных процессов.

5. Определить балансовые коэффициенты, применяя к электролизу закон сохранения заряда.

6. Сложить почленно уравнения электродных процессов, домножая эти уравнения на соответствующие балансовые коэффициенты.

7. Перейти от полученного сокращённого ионного к полному ионному уравнению, прибавляя в левой и правой частях уравнения ионы, имеющиеся в растворе, но не принимающие участия в электродных процессах, и следя за тем, чтобы суммарный заряд как в левой, так и в правой частях уравнения стал нулевым. Необходимо при этом соблюдать материальный баланс (то есть к левой и правой частям прибавлять одно и то же количество одинаковых ионов).

8. Перейти от полученного полного ионного уравнения к молекулярному уравнению.

Пример 3. Составить уравнение электролиза водного раствора хлорида натрия.

NaCl  Na⁺ + Cl^–

K(–)	Na+	2H2O + 2 ē  H2 + 2OH–	1
A(+)	Cl–	2Cl– – 2 ē  Cl2	1
	2H2O + 2 Cl–  H2 + 2OH– + Cl2
2H2O + 2Na+ + 2Cl–  H2 + 2Na+ + 2OH– + Cl2
	2H2O + 2NaCl H2 + 2NaOH + Cl2

Пример 4. Составить уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (II).

CuSO₄  Cu²⁺ + SO₄^2–

K(–)	Cu2+	Cu2+ + 2 ē  Cu	2
A(+)	SO42–	2H2O – 4 ē  O2 + 4H+	1
	2Cu2+ + 2H2O  2Cu +O2 +4H+
	2Cu2+ + 2SO42– + 2H2O  2Cu + 4H+ + 2SO42– + O2
	2CuSO4 + 2H2O 2Cu+ 2H2SO4 + O2

Пример 5. Составить уравнение электролиза водного раствора гидроксида натрия.

NaOH  Na⁺ + OH^–

K(–)	Na+	2H2O + 2 ē  H2 + 2OH–	2
A(+)	OH–	4OH– – 4 ē  2H2O + O2	1
	4H2O + 4OH–  2H2 + 4OH– + 2H2O + O2
[4H2O + (4Na+) + 4OH–  2H2 + (4Na+) + 4OH– + 2H2O + O2]
	2H2O 2H2 + O2

Таким образом, в этом случае электролизу подвергается вода; раствор гидроксида натрия становится более концентрированным.

Пример 6. Составить уравнение электролиза водного раствора соляной кислоты.

HCl  H⁺ + Cl^–

K(–)	H+	2H+ + 2 ē  H2	1
A(+)	Cl–	2Cl– – 2 ē  Cl2	1
	2H+ + 2 Cl–  H2 + Cl2
	2HCl H2 + Cl2

Пример 7. Составить уравнение электролиза водного раствора азотной кислоты.

HNO₃  H⁺+ NO₃^–

K(–)	H+	2H+ + 2 ē  H2	2
A(+)	NO3–	2H2O – 4 ē  O2 + 4H+	1
	4H+ + 2H2O  2H2 + O2 + 4H+
	[4H+ + (4NO3–) + 2H2O  2H2 + O2 + 4H+ + (4NO3–)]
	2H2O 2H2 + O2

Пример 8. Составить уравнение электролиза водного раствора сульфата натрия.

Na₂SO₄  2Na⁺ + SO₄^2–

K(–)	Na+	2H2O + 2 ē  H2 + 2OH–	2
A(+)	SO42–	2H2O – 4 ē  O2 + 4H+	1
	6H2O  2H2 + 4OH– + O2 + 4Н+
В случае разделённых катодного и анодного пространств: 6H2O + 4Na+ + 2SO42–  2H2 + 4Na+ + 4OH– + 4H+ + 2SO42– + O2 6H2O + 2Na2SO4 2H2 + O2 + 4NaOH + 2H2SO4 у катода у анода
Если катодное и анодное пространство не разделены: 2H2O 2H2 + O2

Задания:

1. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов CuCl₂ и CaSO₄ с инертными электродами.

2. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов H₂SO₄ и ZnCl₂ с инертными электродами.

3. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов CaCl₂ и Zn(OH)₂ с инертными электродами.

4. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов Al₂(SO₄)₃ и MgCl₂ с инертными электродами.

5. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов K₂SO₄ и NiCl₂ с инертными электродами.

6. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов H₂SO₃ и Pb(NO₃)₂ с инертными электродами.

7. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов MnSO₄ и AlBr₃ с инертными электродами.

8. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов Pb(NO₃)₂ и CaBr₂ на угольных электродах.

9. Составьте схему процессов, протекающих при электролизе водных растворов NaI и H₃PO₄ на инертных электродах.

10. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов ZnCl₂ и CoSO₄ с инертными электродами

11. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов KOH и NiCl₂ на инертных электродах.

12. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов H₂SO₄ и FeCl₂ с инертными электродами.

13. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов ZnSO₄ и BaCl₂ с инертными электродами.

14. Составьте схему процессов, протекающих при электролизе водных растворов K₂SO₄ и AlCl₃ на инертных электродах.

15. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов H₂SO₃ и MgCl₂ с инертными электродами.

16. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе растворов PbS и H₂SO₃ на платиновых электродах.

17. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов NiCl₂ и Mg(NO₃)₂ с инертными электродами.

18. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов H₂S и CaSO₄ с платиновыми электродами.

19. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водных растворов Cu(NO₃)₂ и BaCl₂ с инертными электродами.

20. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе растворов PbBr₂ и Ba(OH)₂ с инертными электродами.