Физические основы общей химии. Балданова Д.М - 67 стр.

или                                                                       Например, рассмотрим электролиз водного раствора суль-
                      2H 2 O → 2H 2 ↑ +O 2 ↑ .                       фата меди с анодом из неочищенной меди. Стандартный элек-
      В данном случае при электролизе водного раствора сульфа-       тродный потенциал меди ϕ Cu Cu 2 + = 0,34 B значительно больше,
та натрия происходит разложение воды. При этом наряду с выде-        чем ϕ = −0,41B , поэтому на катоде будет происходить восста-
лением водорода и кислорода происходит накапливание щелочи
                                                                     новление ионов меди. На аноде протекает противоположный
в прикатодном пространстве и серной кислоты – в прианодном.
                                                                     процесс – окисление металла меди, так как потенциал меди много
      Пример 9. Написать уравнения процессов, происходящих
при электролизе водного раствора йодида калия с инертным ано-        меньше потенциала окисления воды ϕ = 1,23 B , а тем более по-
дом.                                                                 тенциала окисления сульфат-ионов ϕ 2SO 2 -    S2 O82 -
                                                                                                                              = 2,01B . Таким
                                                                                                               4
      Решение. В данном случае соль образована активным ме-          образом, при электролизе раствора сульфата меди на раствори-
таллом и бескислородной кислотой. Процессы, происходящие             мом медном аноде происходят следующие процессы:
при электролизе водного раствора йодида калия, можно выразить
следующим образом:                                                                     К: Cu 2+ + 2 e → Cu 0 2 1
                          KJ ↔ K + + J -                                               А: Cu 0 − 2 e → Cu 2+ 2 1
             −                                        +                               Cu 2+ + Cu 0- → Cu 0 + Cu 2+ ,
             K                                        A
                                                                     т.е. на катоде осаждается чистая медь – происходит одновремен-
                        H 2 O ↔ H + + OH −
                                                                     но восстановление катионов меди из раствора (примеси остаются
        Катодный процесс аналогичен катодному процессу при           в растворе) и растворение (окисление) металлов анода. Этот слу-
электролизе сульфата натрия (пример 8). Потенциал                    чай электролиза применяется для очистки металлов.
ϕ 2J - J = 0,54 B меньше, чем ϕ = 1,23 B , следовательно, на аноде
      2

будут окисляться ионы йода до свободного состояния. Таким об-                 5.4.3. Количественные законы электролиза
разом, получаем
                                                                           При электролизе водных растворов электролитов и их рас-
               К: 2H 2 O + 2 e → H 2 ↑ +2OH − 2 1                    плавов возможно образование на электродах газообразных ве-
                     А: 2J - - 2 e → J 2         2 1                 ществ или твердых фаз металлов в соответствии со стандартными
                                             −                       электродными потенциалами ряда напряжений.
                 2H 2 O + 2J → H 2 ↑ +2OH + J 2
                            -
                                                                           Количество образующихся веществ определяется законом
или в молекулярной форме                                             Фарадея. Очевидно, что при электролизе по внешней цепи
                 2H 2 O + 2KJ → H 2 ↑ +2KOH + J 2 .                  имеют место движение электронов, а в растворе (в жидкой фазе)–
      Процессы, протекающие на аноде, зависят не только от           эквивалентное количество ионов (закон сохранения зарядов).
электролита, но и от материала, из которого сделан анод. В рас-            Согласно законам электродинамики, возможно два пред-
смотренных выше примерах нерастворимые аноды не претерпе-            ставления о плотности тока:
вают окисления в ходе электролиза. Растворимые аноды в про-                                  j = N ⋅ e ⋅υ
цессе электролиза могут окисляться (разрушаться) и переходить в                                           ,                       (5.11)
раствор в виде ионов.                                                                       j = λ⋅E

                                 130                                                               131