Анодные процессы

На аноде возможны процессы окисления:

• материала анода Ме - nē = Me ⁿ⁺

• молекул воды 2H₂O - 4ē =О ₂+ 4H ⁺

• анионов солей

2Cl ^— - 2ē = Cl₂ NO₂^— - 2ē + H₂O = NO₃^— + 2H ⁺

Анионы кислородосодержащих кислот, имеющие в своем составе атом

элемента в высшей степени окисления (SO₄ ^2—, NO₃^— и др.), при электролизе водных растворов на аноде не разряжаются.

С учетом перенапряжения величину потенциала выделения кислорода нужно считать равной 1,8 В.

Пример 1. Электролиз водного раствора сульфата калия с инертными электродами:

K₂SO₄ = 2K ⁺ + SO₄^2—

(-) Kатод K⁺ H₂O (+) Aнод SO₄ ^2— H₂O

= - 2,92 B ; = -1 B. Сульфат-ионы не разряжаются.

Так как > , » 1,8 B.

происходит восстановление воды: 2H₂O - 4ē = O₂­ + 4 H ⁺

2H₂O +2ē = H ₂­+ 2 OH ^—

среда щелочная среда кислая

Пример 2. Электролиз водного раствора хлорида олова с инертными электродами:

SnCl ₂ = Sn ²⁺ + 2Cl ^—

(-) Kатод Sn ^{2 +}, H₂O (+) Aнод Cl ^—, H₂O

= - 0,136 B ; = -1B. = 1,36 В ; » 1,8 B.

Так как > , Так как < ^, идет идет процесс восстановления процесс окисления ионов Сl ^-:

ионов олова: Sn²⁺ + 2 ē = S n 2Cl^— - 2 ē = Cl ₂­

Пример 3. Электролиз сульфата меди с медным анодом:

CuSO₄ =Cu²⁺ + SO₄^2-

(-) Kатод Cu ²⁺ H₂O (+) Aнод -Сu SO₄ ^2— H₂O

= + 0,34 B ; = -1 B. = + 0,34 B; » 1,8 B.

Так как > , Сульфат-ионы не разряжаются.

происходит восстановление Так как < ^,

ионов меди: Cu ²⁺ +2ē = Cu анод растворяется: Cu - 2ē = Cu ²⁺

Количественные соотношения при электролизе определяют в соответствии с законами, открытыми М. Фарадеем (1834).

Обобщенный закон Фарадея связывает количество вещества, образовавшегося при электролизе, со временем электролиза и силой тока:

,

где m - масса образовавшегося вещества , г;

М - молярная масса вещества, г/ моль;

n - количество электронов, участвующих в электродном процессе;

I - сила тока, А;

 - время электролиза, с;

F - константа Фарадея (96500 Кл/моль).

Для газообразных веществ, выделяющихся при электролизе, формулу использют в виде ,

где V- объем газа, выделяющегося на электроде; V ⁰ - объем 1 моль газообразного вещества при нормальных условиях (22,4 л/моль).

Пример 4. Рассчитать массу олова и объем хлора при нормальных условиях, выделившихся при электролизе раствора хлорида олова с инертными электродами в течение 1 часа при силе тока 4А.

Решение.