ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
5.4. Электролиз веществ
Ранее было показано, что э
лектролиз – это окислительно-
восстановительные процессы, идущие под действием внешнего
источника тока через раствор или расплав электролита. Схема
установки для электролиза на примере элемента Даниэля-Якоби
была показана на рисунке 6.
5.4.1. Электролиз в расплавах электролитов
Рассмотрим электролиз расплава соли NaCl. При плавлении
происходит термохимическая диссоциация соли:
−+
+→ ClNaNaCl .
Если в такой расплав опустить электроды и про-
пустить постоянный электрический ток, то катионы
+
Na будут
двигаться к отрицательному катоду, а анионы
−
Cl к положи-
тельному аноду. На катоде будет проходить восстановление ка-
тионов натрия до металлического натрия, а на аноде – окисление
анионов хлора до газообразного хлора. Схематически это можно
представить в виде:
−+
+→ ClNaNaCl
−
K
+
A
К:
0
Nae1Na =+
+
1 2
А:
0
2
Cle22Cl =−
−
2 1
↑+=+
+ 0
2
0-
ClNa2Cl22Na
Суммарная реакция электролиза расплава хлорида натрия:
↑+=
2
ClNa22NaCl
Следует отметить, что электролиз расплава – единственный
способ получения активных металлов в свободном виде.
Если электролизу подвергается расплав, который содержит
несколько различных катионов металлов, то в этом случае после-
довательность восстановления определяется электродными по-
тенциалами металлов в данных условиях. При этом в первую
126
очередь восстанавливаются катионы металлов, обладающих
большим значением электродного потенциала.
5.4.2. Электролиз в растворах электролитов
Более сложные процессы электролиза протекают в водных
растворах электролитов, поскольку кроме катионов и анионов
соли всегда имеются ионы
+
H и
−
OH :
−+
+⇔ OHHOH
2
.
На катоде может происходить восстановление молекул во-
ды:
B41,0,OH2He2O2H
22
−=+⇔+
−
ϕ
.
На аноде возможный процесс окисления воды описывается
уравнением:
B23,1,H4Oe4O2H
22
=+⇔−
+
ϕ
.
В этом случае последовательность электродных процессов
будет определяться стандартными электродными потенциалами.
Порядок разряда катионов на катоде.
На катоде идет реакция восстановления, поэтому прежде
всего разряжаться будут катионы с наиболее положительным по-
тенциалом.
1. Если катионом является катион металла
+n
Me
, значение
потенциала которого гораздо больше, чем
B41,0
−
=
ϕ
, то эти
катионы восстанавливаются в первую очередь. К ним относят
металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов
после водорода:
...Pt,Hg,Ag,Cu
222 ++++
и др. При электролизе
они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются
в виде металла.
2. Если катионом является катион металла
+n
Me , значение
потенциала которого относительно мало отличается от потенциа-
ла водородного электрода, то эти катионы восстанавливаются
одновременно с молекулами воды. К ним относят металлы, стоя-
127
5.4. Электролиз веществ очередь восстанавливаются катионы металлов, обладающих
большим значением электродного потенциала.
Ранее было показано, что электролиз – это окислительно-
восстановительные процессы, идущие под действием внешнего 5.4.2. Электролиз в растворах электролитов
источника тока через раствор или расплав электролита. Схема
установки для электролиза на примере элемента Даниэля-Якоби Более сложные процессы электролиза протекают в водных
была показана на рисунке 6. растворах электролитов, поскольку кроме катионов и анионов
соли всегда имеются ионы H + и OH − :
5.4.1. Электролиз в расплавах электролитов
H 2 O ⇔ H + + OH − .
Рассмотрим электролиз расплава соли NaCl. При плавлении На катоде может происходить восстановление молекул во-
происходит термохимическая диссоциация соли: ды:
NaCl → Na + + Cl − . 2H 2 O + 2e ⇔ H 2 + 2OH − , ϕ = −0,41B .
Если в такой расплав опустить электроды и про- На аноде возможный процесс окисления воды описывается
пустить постоянный электрический ток, то катионы Na + будут уравнением:
двигаться к отрицательному катоду, а анионы Cl − к положи- 2H 2 O − 4e ⇔ O 2 + 4H + , ϕ = 1,23 B .
тельному аноду. На катоде будет проходить восстановление ка- В этом случае последовательность электродных процессов
тионов натрия до металлического натрия, а на аноде – окисление будет определяться стандартными электродными потенциалами.
анионов хлора до газообразного хлора. Схематически это можно
представить в виде: Порядок разряда катионов на катоде.
+ − На катоде идет реакция восстановления, поэтому прежде
NaCl → Na + Cl
− +
всего разряжаться будут катионы с наиболее положительным по-
K A тенциалом.
К: Na + + 1 e = Na 0 1 2 1. Если катионом является катион металла Me n + , значение
А: 2Cl − − 2 e = Cl 02 2 1 потенциала которого гораздо больше, чем ϕ = −0,41B , то эти
катионы восстанавливаются в первую очередь. К ним относят
2Na + + 2Cl - = 2 Na 0 + Cl 02 ↑ металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов
Суммарная реакция электролиза расплава хлорида натрия:
после водорода: Cu 2+ , Ag + , Hg 2+ , Pt 2+ ... и др. При электролизе
2NaCl = 2 Na + Cl 2 ↑ они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются
Следует отметить, что электролиз расплава – единственный в виде металла.
способ получения активных металлов в свободном виде.
2. Если катионом является катион металла Me n + , значение
Если электролизу подвергается расплав, который содержит
потенциала которого относительно мало отличается от потенциа-
несколько различных катионов металлов, то в этом случае после-
ла водородного электрода, то эти катионы восстанавливаются
довательность восстановления определяется электродными по-
одновременно с молекулами воды. К ним относят металлы, стоя-
тенциалами металлов в данных условиях. При этом в первую
127
126
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- …
- следующая ›
- последняя »
