Тема 10.3. Электролиз Задания 261 – 280

Пример.Составьте схемы электролиза водных растворов солей:

а) K₂SO₄с инертными электродами.

б) FeCl₃с 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. таблицу26).

Активные металлы от LiдоAlне разряжаются на катоде, т.к. имеют более отрицательное значение электродных потенциалов, чем водород. В этом случае будет восстанавливатьсяH⁺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 (отZnдоH).

На аноде(+) будут разряжаться (окисляться) ионы (атомы, молекулы), потенциалы которых в данных условиях наиболее низкие (табл.26).

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

2) Кислородсодержащие анионы (SO₄^2-,NO₃^-,SO₃^2-иF^-) не разряжаются. В этом случае окисляются анионыOH^-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:

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

Контрольные задания

При выполнении контрольных заданий используйте таблицу 26.

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 солиNiSO₄с 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)₂с 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 солиNaI? 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)KClв) 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 раствораAl(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 NaClиZnCl₂.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.