Вопрос 28. Электролиз расплавов и растворов. Последовательность катодных и анодных процессов. Растворимый и нерастворимый аноды. Законы Фарадея.

Электролиз определяют как окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока

через раствор или расплав электролита.

Характер протекания электродных процессов при электролизе зависит

от целого ряда факторов: состава электролитов, концентрации, материала

электрода, режима электролиза (температура, сила тока).

В зависимости от активности материала аноды подразделяют на:

1) активные – материал анода легко окисляется (например,Fe,Zn, Cu);

2) инертные (пассивные) – материал анода не окисляется (например, графит, платина, уголь); на инертном аноде окисляются анионы электролита.

Различают два типа электролиза – электролиз раствора электролита и

электролиз расплава электролита.

Электролиз расплава. В качестве примера рассмотрим электролиз

расплава хлорида калия. Если в расплав соли КCI погрузить электроды и

пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут направленно двигаться к электродам: катионы К⁺ – к катоду, анионы Cl⁻ – к аноду. С хематически весь процесс можно представить следующим образом:

диссоциация: КCI → К⁺ + CI⁻

Анод (+) CI⁻ : 2CI⁻−2е− CI₂ катод (-) К : К⁺+е=К⁰

Суммарное уравнение процесса 2КCI -------→ 2 К + CI₂.

Электролиз водных растворов электролитов. Электролиз водных

растворов электролитов осложняется участием в электродных процессах мо-

лекул воды, способных восстанавливаться на катоде 2H₂O + 2e− = H₂ +

и окисляться на аноде 2H₂O − 4e− = О₂ + 4H⁺ ,

Критериями, определяющими преимущества того или иного электро-

химического процесса, служат величины окислительно-восстановительных

потенциалов соответствующих равновесных систем. В общем случае:

– на катоде легче всего будут восстанавливаться катионы с наибольшим значением электродного потенциала, а

– на аноде легче всего будут окисляться анионы или атомы с наимень-

шим значением электродного потенциала.

.

При активном аноде (Cu, Ag, Ni, Zn) – анод растворяется, например,

Zn(анод) – 2e− =Zn²⁺ .

Согласно первому закону Фарадея масса веществ, выделившихся на

электродах при электролизе, пропорциональна количеству электричества,

прошедшего через раствор или расплав электролита.

Согласно второму закону Фарадея при пропускании одинакового количества электричества через растворы или расплавы различных электролитов масса веществ, выделяющихся на электродах, пропорциональна их химическим эквивалентам.

Оба закона Фарадея можно выразить общей формулой

где m – масса вещества, выделяющегося на электроде, г; Q (I⋅t) – количество кулонов электричества, прошедшее через раствор; Mэ – молярная масса эквивалентов вещества; F – число Фарадея – количество электричества (96485 Кл), необходимое для выделения на электроде 1 моля эквивалентов вещества.

Электролиз расплава применяют для промышленного получения