Электролиз растворов солей

В растворах солей, помимо гидратированных катионов и анионов электролита, присутствует растворитель – вода, которая может проявлять свойства окислителя за счет водорода в степени окисления +1 либо восстановителя за счет кислорода в степени окисления –2.

Н₂О – окислитель

2Н⁺ + 2еН₂(рН<7)

2Н₂О + 2еН₂ + 2ОН^-(рН≥7)

Окислительно-восстановительный потенциал «водородного электрода» зависит от рН

рН=0

рН=7

рН=14

Н₂О – восстановитель

2Н₂О – 4еО₂ + 4Н⁺(рН≤7)

4ОН^– – 4еО₂ + 2Н₂О (рН>7)

Окислительно-восстановительный потенциал «кислородного электрода» зависит от рН

рН=0

рН=7

рН=14

Если в растворе электролита присутствует несколько возможных окислителей и несколько возможных восстановителей, осуществляется тот процесс, который характеризуется наименьшим потенциалом разложения. То есть на катоде восстанавливается окислитель с наибольшим суммарным значением окислительно-восстановительного потенциала и перенапряжения, а на аноде окисляется восстановитель с наименьшим суммарным значением окислительно-восстановительного потенциала и перенапряжения.

Электролиз водного раствора иодида натрия

В растворе осуществляются процессы диссоциации

Иодид натрия гидролизу не подвергается, следовательно, среда в растворе нейтральная и рН=7. Положительно заряженные ионы перемещаются к отрицательно заряженному электроду – катоду. Возможные окислители (Na⁺иH⁺) характеризуются следующими значениями окислительно-восстановительных потенциалов

>

Следовательно, более сильным окислителем является ион Н⁺и на катоде осуществляется процесс восстановления воды до молекулярного водорода

катодная 2H₂O+ 2e→H₂ + 2OH^–1

реакция

Отрицательно заряженные ионы перемещаются к положительно заряженному электроду-аноду. Сравним значения окислительно-восстановительных потенциалов возможных восстановителей (I^–иOH^–)

<

Более сильным восстановителем является иодид-ион и на аноде осуществляется процесс окисления I^––ионов доI₂:

анодная	2I– – 2e → I2	1
реакция

Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса

2H₂O+ 2I^– H₂ + 2OH^– +I₂(краткое ионное уравнение)

2H₂O+ 2KI H₂ + 2KOH+I_2(ан.)(молекулярное уравнение)

Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с инертным анодом

В растворе протекают следующие процессы:

уравнение диссоциации CuSO₄ Cu²⁺ +SO₄^2-

уравнение гидролиза Cu²⁺ +H₂OCuOH⁺ +H⁺; (рН<7)

уравнение диссоциации Н₂ОН⁺ + ОН^–

Возможные окислители Cu²⁺иH⁺ ( изH₂O)

Так как >, более сильным окислителем является ионCu²⁺, и на катоде происходит осаждение металлической меди.

катодная	Cu2++ 2e→Cuo	2
реакция

Возможные восстановители SO₄^2-иH₂O.

Так как <, более сильным восстановителем является вода, и на аноде происходит выделение кислорода из воды

анодная	2Н2О – 4e→ О2 + 4Н+	1
реакция

Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса.

2Cu²⁺ + 2H₂O2Cu^o_(кат.) +O_2(ан.) + 4Н⁺_(ан.)(краткое ионное уравнение)

2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu_(кат.) + O_2(ан.) + 2H₂SO_4(ан.) (молекулярное уравнение)