Электролиз раствора CuCl2 с инертным анодом

В водном растворе хлорид меди (II) диссоциирует: CuС1₂ = Cu²⁺ + 2С1^–. Стандартный электродный потенциал меди (II) (+0,337 В) существенно выше значения потенциала восстановления ионов водорода из воды (–0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить разряд ионов Cu²⁺ и выделение металлической меди. На аноде будут окисляться хлорид-анионы.

Катод ¬ Cu²⁺, Н₂О Анод ¬ С1^–, Н₂О

Катодный процесс: Cu²⁺ + 2ē = Сu⁰ Анодный процесс: 2С1^– – 2ē = С1₂

Суммарное уравнение реакции, протекающей при электролизе, имеет вид:

CuCl₂ + H₂O → Cu + Cl₂.

Продукты электролиза – Cu и Cl₂.

Электролиз раствора КNO₃ с инертным анодом

В водном растворе нитрат калия диссоциирует: КNO₃ = К⁺ + NO₃^–. Стандартный электродный потенциал калия (–2,924 В) значительно ниже значения потенциала восстановления ионов водорода из воды (–0,41 В). Поэтому катионы К⁺ не будут восстанавливаться на катоде. Кислородсодержащие анионы NO₃^– не будут окисляться на аноде. В этом случае на катоде и на аноде восстанавливаются и окисляются молекулы воды. При этом в катодном пространстве будут накапливаться ионы ОН^-, образующие с ионами К⁺ щелочь КОН. В анодном пространстве накапливаются ионы Н⁺, образующие с ионами NO₃^– кислоту НNO₃.

Катод ¬ К⁺, Н₂О Анод ¬ NO₃^–, Н₂О.

На катоде: 2Н₂О + 2ē = Н₂ + 2ОН^– На аноде: 2Н₂О – 4ē = 4Н⁺ + О₂

У катода: К⁺ + ОН^– = КОН У анода: Н⁺ + NO₃^– = НNO₃

Суммарное уравнение реакции электролиза раствора KNO₃:

2KNO₃ + 4H₂O → 2H₂ + О₂ + 2КОН + 2HNO₃

Продукты электролиза – Н₂ и О₂. У катода образуется щелочь КОН

(рН > 7); у анода образуется кислота HNO₃ и рН < 7.

Электролиз раствора NiSo4 с никелевым анодом

В водном растворе сульфат никеля диссоциирует: NiSO₄ = Ni²⁺ + SO₄^2–.

В этом случае окислению подвергается анод, а на катоде процесс протекает так же, как и при электролизе растворов с инертным анодом:

Катод ¬ Ni²⁺, Н₂О Анод ¬ SO₄^2–, Н₂О, Ni

Катодный процесс: Ni²⁺ + 2ē = Ni Анодный процесс: Ni – 2ē = Ni²⁺

Законы электролиза

1. Количество вещества, испытавшего электрохимические превращения на электроде, прямо пропорционально количеству прошедшего электричества. При превращении одного моля эквивалентов вещества на электроде через него проходит 96500 Кл электричества.

2. Массы прореагировавших на электродах веществ при постоянном количестве электричества относятся друг к другу как молярные массы их эквивалентов.

Первый и второй законы электролиза описываются объединенным уравнением: m , где Q=I×t

m – масса вещества, выделившегося на электроде (г), M_эк. – молярная масса эквивалентов вещества, выделившегося на электроде (г/моль); Q – количество электричества, прошедшее через электролит (Кл); I – сила тока (А), t – время электролиза (с).

Если на электродах выделяются газы, то можно воспользоваться формулой: V _газа

где V _(газа) – объем газа, выделившегося на электроде (л), V_{ЭК (газа)} – объем 1 моль эквивалентов газа, выделившего на электроде (л).

Выход по току – выраженное в процентах отношение массы вещества, фактически выделившегося на электроде, к теоретически вычисленному ее значению.