Лекция 16. Гальванический элемент. Направление ОВР. Электролиз растворов
.pdf
Лекция 16. Откуда возникает электрический ток, куда он движется и что происходит при действии тока на растворы электролитов
При электролизе водных растворов в анодном пространстве (около положительно заряженного электрода) находятся анионы соли и молекулы воды. Поэтому для бескислородных солей на аноде происходит окисление аниона соли с образованием простого вещества:
S2- – 2e- = S0 или 2Cl- – 2e- = Cl20;
В случае кислородсодержащих солей на аноде происходит окисление молекул воды:
2H2O – 4e- = 4H+ + O2.
Вышеприведенный текст иллюстрирует следующая схема
|
|
|
от Li до Al: |
2H2O |
+ 2e- |
H2 |
+ 2OH- |
|
КАТОД (-): |
|
от Al до H: |
|
+ xe- |
|
|
|
Mx+, H2O |
|
Mx+ |
|
M0 |
||
|
|
|
|
2H2O |
+ 2e- |
H2 |
+ 2OH- |
ЭЛЕКТРОЛИЗ |
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ |
после H: |
Mx+ |
+ xe- |
|
M0 |
|
ВОДНЫХ РАСТВОРОВ |
ДИССОЦИАЦИЯ |
|
|
|
|
|
|
|
|
бескислородные: |
Ym- |
- me- |
|
Y0 |
|
|
АНОД (+): |
|
|
|
|
|
|
|
Ym-, H O |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
кислородсодержащие: |
2H2O |
- 4e- |
O2 |
+ 4H+ |
|
|
|
||||||
Пример 1. Электролиз водного раствора сульфата алюминия степень диссоциации близка к 1, т.к. сильный электролит (растворимая соль)
|
Al2(SO4)3 2 Al3+ + 3 SO42- |
|
|
Катод (-): Al3+, H2O |
Восстановление: 2H2O + 2e- = H2 + 2OH-; |
Анод (+): SO42-, H2O |
Окисление: 2H2O – 4e- = 4H+ + O2. |
Общее уравнение: |
4H2O + 4e- + 2H2O– 4e- = 2H2 + 4H+ + O2 + 4OH- |
|
6 H2O = 2H2 + O2 + 4 H2O. |
|
2 H2O = 2H2 + O2 |
Таким образом, при электролизе водного раствора сульфата алюминия на катоде выделяется водород, на аноде – кислород, т.е. происходит электролиз
Лекция 16. Откуда возникает электрический ток, куда он движется и что происходит при действии тока на растворы электролитов
воды, концентрация соли в ходе электролиза увеличивается. Среда раствора при электролизе не изменяется, однако в катодном пространстве лакмус приобретает синий цвет, а в анодном – красный цвет.
Пример 2. Электролиз водного раствора хлорида железа(III) FeCl3 Fe3+ + 3 Cl-
|
Восстановление: 2H2O + 2e- = H2 + 2OH-; |
Катод (-): Fe3+, H2O |
|
|
Fe3+ + 3e- = Fe0. |
|
Окисление: 2Cl- – 2e- = Cl20. |
Анод (+): SO42-, H2O |
|
|
В случае металлов средней активности |
Общее уравнение: |
|
|
не может быть написано (отсутствует), так как |
неясно соотношение между процессами восстановления катиона металла и воды
Таким образом, при электролизе водного раствора хлорида железа(III) на катоде выделяется водород, на аноде – хлор, среда раствора становится в ходе электролиза становится более щелочной. Следовательно, перед проведением электролиза необходимо добавлять кислоту для предупреждения осаждения гидроксида железа(III).
Пример 3. Электролиз водного раствора нитрата меди(II) Cu(NO3)2 Cu2+ + 2 NO3-
Восстановление: Cu2+ + 2e- = Cu0.
Окисление: 2H2O – 4e- = O20 + 4H+. 2 Cu2+ + 2H2O = 2 Cu0 + O20 + 4 H+.
2 Cu(NO3)2 = 2 Cu + O2 + 4 HNO3.
Таким образом, при электролизе водного раствора нитрата меди(II) на катоде выделяется медь, на аноде – кислород, среда раствора становится в ходе электролиза становится более кислой.
Об электролизе расплавов электролитов Вы узнаете в следующий раз.