Электролиз растворов и расплавов

Электролиз  растворов и расплавов

Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах и расплавах электролитов при прохождении постоянного электрического тока. В растворе или расплаве электролита происходит его диссоциация на ионы. При включении электрического тока ионы приобретают направленное движение и на поверхности электродов могут происходить окислительно-восстановительные процессы.

Анод – положительный электрод, на нём идут процессы окисления.

Катод – отрицательный электрод, на нём идут процессы восстановления.

Электролиз расплавов применяется для получения активных металлов, расположенных в ряду напряжений до алюминия (включительно).

Электролиз водных растворов солей более сложен из-за возможного участия в электродных процессах молекул воды на катоде и на аноде.

Правила электролиза  в водных растворах.

На  катоде:

1. Катионы, расположенные  в ряду напряжений металлов  от лития до алюминия (включительно), а также катионы NН₄⁺ не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:

2Н₂О + 2е —> Н₂ + 2ОН^-

2. Катионы, расположенные  в ряду напряжений после алюминия  до водорода, могут восстанавливаться  вместе с молекулами воды:

2Н₂О + 2е —> Н₂ + 2ОН^-

Zn²⁺ + 2e —> Zn⁰

3. Катионы, расположенные  в ряду напряжений после водорода, полностью восстанавливаются: Аg⁺ + 1е —> Аg ⁰

4. В растворах кислот  восстанавливаются ионы водорода: 2Н⁺ + 2е —> Н₂

На  аноде:

1. Кислородосодержащие анионы  и F^- – не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:

2Н₂О – 4е —> О₂ + 4Н⁺

2.Анионы  серы, иода, брома, хлора (в этой  последовательности) окисляются до  простых веществ:

2Сl^- – 2е —> Сl₂⁰ S^2- - 2е —> S ⁰

3. В растворах  щелочей окисляются гидроксид-ионы:

4ОН^- - 4е —> О₂ + 2Н₂О

4. В растворах  солей карбоновых кислот окисляются  анионы:

2 R - СОО^- - 2е —> R - R + 2СО₂

5. При использовании  растворимых анодов электроны  во внешнюю цепь посылает сам  анод за счёт окисления атомов  металла, из которого сделан  анод:

Сu⁰ - 2е —> Сu²⁺

 

 

Примеры процессам  электролиза в водных растворах  электролитов:

Пример 1. 

K₂ SO₄—> 2K⁺ + SO₄^2-

K(-)2H₂O + 2e‾ —> H₂ + 2OH^-

A(+)2H₂O – 4e‾ —> O₂ + 4H⁺

Общее уравнение электролиза: 2H₂O(эл.ток) —>2 H₂ + O₂

 

Пример 2. 

NaCl —>Na⁺ +Cl‾

K(-)2H₂O + 2e‾ —> H₂ + 2OH^-

A(+) 2Cl^- - 2e —> Cl₂⁰

2NaCl +2H₂O(эл.ток ) —> H₂ + 2NaOH + Cl₂

 

Пример 3. 

Cu SO₄ —> Cu²⁺ + SO₄^2-

K(-) Cu²⁺ + 2e‾ —> Cu

A(+)2H₂O – 4e‾ —> O₂ + 4H⁺

Общее уравнение электролиза: 2 Cu SO₄+ 2H₂O(эл. ток ) —>2Cu + O₂ + 2H₂ SO₄

 

Пример 4. 

CH₃COONa—>CH₃COO‾ +Na⁺

K(-)2H₂O + 2e‾ —> H₂ + 2OH^-

A(+)2CH₃COO‾– 2e‾ —>C₂H₆ +2CO₂

Общее уравнение электролиза:

CH₃COONa+2H₂O(эл.ток) —> H₂ + 2NaHCO₃+C₂H₆