Задачи по общей химии

130
Mg2+ + 2С1– = Mg + С12.
При электролизе водных растворов, кроме ионов электролита в
окислительно-восстановительном процессе принимают участие молекулы
воды.
На катоде молекулы воды могут восстанавливаться:
2Н2О + 2ē = Н2 + 2ОН– ( = –0,41 В),
а на аноде – окисляться
2Н2О – 4ē = 4Н+ + О2 ( = +1,23 В).
Характер катодного процесса при электролизе водных растворов
определяется стандартного электродного потенциала металла (табл. 14.1). На
катоде в первую очередь восстанавливаются катионы, имеющие наибольшее
значение электродного потенциала. Если катионом электролита является
металл, электродный потенциал которого значительно более отрицательный,
чем –0,41 В, то на катоде металл восстанавливаться не будет, а произойдет
восстановление молекул воды. Эти металлы расположены в ряду напряжений
от Li по Al включительно. Если катионом электролита является металл,
электродный потенциал которого значительно положительнее, чем –0,41 В, то
из 
нейтрального 
раствора 
такого 
электролита 
на 
катоде 
будет
восстанавливаться металл. Такие металлы находятся в ряду напряжений вблизи
водорода (примерно от олова и после него). В случае ионов металлов,
имеющих значения потенциала близкие к –0,41 В (Zn, Cr, Fe, Cd, Ni), в
зависимости от концентрации электролита и условий электролиза, возможно
как восстановление металла, так и выделение водорода, а нередко и их
совместный разряд. 
На аноде в первую очередь осуществляется окисление наиболее сильных
восстановителей – ионов, имеющих меньшее значение электродного
потенциала. 
Различают электролиз с инертным (нерастворимым) анодом и электролиз с
активным (растворимым) анодом.
Инертный анод (графит, уголь, платина) не претерпевает окисления в ходе
электролиза. 
При 
электролизе 
водных 
растворов 
щелочей,

131
кислородсодержащих кислот (HNO3, H2SO4, H3PO4) и их солей (нитраты,
сульфаты, ортофосфаты и др.), а также фтороводорода и фторидов на нем
происходит электрохимическое окисление воды. 
Если анионы электролита бескислородны (Сl–, Br–, I–, S2–), то они и
разряжаются на аноде в ходе электролиза. Например, 2С1– – 2ē = С12.
Активный анод изготовлен из материала, который при электролизе может
окисляться по схеме: М0 – nē = Mn+.
Рассмотрим несколько случаев электролиза водных растворов солей.
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 = Сu 
Анодный процесс: 2С1– – 2ē = С12
Продукты электролиза – Сu и С12.
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

132
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
Продукты электролиза – Н2 и О2.
У катода: К+ + ОН– = КОН 
У анода: Н+ + NO3– = НNO3
Электролиз раствора NiSO4 с никелевым анодом
В водном растворе сульфат никеля диссоциирует: NiSO4 = Ni2+ + SO42–.
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
 SO42–, Н2О, Ni
Катодный процесс: Ni2+ + 2ē = Ni
 
Анодный процесс: Ni – 2ē = Ni2+

жүктеу/скачать 0.75 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: