Электрохимия. Данько Е.Т - 22 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ им. Невельского | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

22
5. ЭЛЕКТРОЛИЗ
Электролизом называется совокупность химических процессов, проте-
кающих при пропускании постоянного электрического тока через растворы или
расплавы электролитов. При электролизе химическая (окислительно-
восстановительная реакция) протекает за счет энергии электрического тока.
Ячейка для электролиза называется электролизером, состоит из двух электро-
дов, погруженных в электролит. Электрод, подключенный к отрицательному
полюсу внешнего источника тока, называется
катодом. На нем протекают ре-
акции
восстановления. Электрод, подключенный к положительному полюсу
внешнего источника тока, называется
анодом, на нем протекают реакции окис-
ления
.
Рассмотрим последовательность электродных процессов при электролизе
водных растворов электролитов, так как помимо катионов и анионов соли в
водном растворе имеются протоны, гидроксо-группы, а также молекулы воды,
способные к электрохимическому окислению и восстановлению.
На
катоде в первую очередь восстанавливаются наиболее сильные
окислители с большим значением электродного потенциала:
1)
легко восстанавливаются катионы металлов, имеющие положительные
значения стандартных электродных потенциалов (Au
+
, Pt
2+
, Hg
2+
, Cu
2+
и т.
д.), а также другие окислители (PbO
2
, Gal
2
, O
2
и т. д.);
2)
не восстанавливаются из водных растворов катионы металлов, имеющих
значения стандартных электродных потенциалов меньше –0,8 В (Na
+
,
Mg
2+
, Al
3+
и т. д.), а восстанавливаются катионы водорода (при рН < 7)
или молекулы воды (при рН ≥ 7):
2H
+
+ 2ē → H
2
,
2H
2
O + 2ē → H
2
+ 2OH
–
;
3)
при больших плотностях тока, восстанавливаются катионы металлов со
значением потенциала от –0,8 В до 0,0 В (Zn
2+
, Fe
2+
, Ni
2+
и т. д.).
Если в растворе электролита находится смесь катионов, то они восста-
навливаются на катоде в порядке уменьшения величины стандартного элек-
тродного потенциала.
На аноде протекают процессы окисления восстановителей, веществ с
меньшим значением потенциала. Различают процессы с растворимым и нерас-
творимым анодом. В качестве нерастворимого (инертного) анода чаще всего
используется графит, золото, платина, а также диоксид свинца и оксид рутения.
В случае нерастворимого анода:
1)
легко окисляются анионы бескислородных кислот (Сl
–
, Br
–
, J
–
, S
2–
);
2)
не окисляются из водного раствора анионы кислородсодержащих кислот
(SO
4
2–
, NO
3
–
, PO
4
3–
и т. д.), а окисляются гидроксо-группы (при рН≥7)
или молекулы воды (при рН≤7):
4OH
–
– 4ē → O
2
+ 2H
2
O,
2H
2
O – 4ē → O
2
+4H
+
. 
                              5. ЭЛЕКТРОЛИЗ

      Электролизом называется совокупность химических процессов, проте-
кающих при пропускании постоянного электрического тока через растворы или
расплавы электролитов. При электролизе химическая (окислительно-
восстановительная реакция) протекает за счет энергии электрического тока.
Ячейка для электролиза называется электролизером, состоит из двух электро-
дов, погруженных в электролит. Электрод, подключенный к отрицательному
полюсу внешнего источника тока, называется катодом. На нем протекают ре-
акции восстановления. Электрод, подключенный к положительному полюсу
внешнего источника тока, называется анодом, на нем протекают реакции окис-
ления.
      Рассмотрим последовательность электродных процессов при электролизе
водных растворов электролитов, так как помимо катионов и анионов соли в
водном растворе имеются протоны, гидроксо-группы, а также молекулы воды,
способные к электрохимическому окислению и восстановлению.
      На катоде в первую очередь восстанавливаются наиболее сильные
окислители с большим значением электродного потенциала:
1)    легко восстанавливаются катионы металлов, имеющие положительные
      значения стандартных электродных потенциалов (Au+, Pt2+, Hg2+, Cu2+ и т.
       д.), а также другие окислители (PbO2, Gal2, O2 и т. д.);
2)    не восстанавливаются из водных растворов катионы металлов, имеющих
      значения стандартных электродных потенциалов меньше –0,8 В (Na+,
      Mg2+, Al3+ и т. д.), а восстанавливаются катионы водорода (при рН < 7)
      или молекулы воды (при рН ≥ 7):
                              2H+ + 2ē → H2,
                              2H2O + 2ē → H2 + 2OH–;
3)    при больших плотностях тока, восстанавливаются катионы металлов со
      значением потенциала от –0,8 В до 0,0 В (Zn2+, Fe2+, Ni2+ и т. д.).
      Если в растворе электролита находится смесь катионов, то они восста-
навливаются на катоде в порядке уменьшения величины стандартного элек-
тродного потенциала.
      На аноде протекают процессы окисления восстановителей, веществ с
меньшим значением потенциала. Различают процессы с растворимым и нерас-
творимым анодом. В качестве нерастворимого (инертного) анода чаще всего
используется графит, золото, платина, а также диоксид свинца и оксид рутения.
В случае нерастворимого анода:
1)    легко окисляются анионы бескислородных кислот (Сl–, Br–, J–, S2–);
2)    не окисляются из водного раствора анионы кислородсодержащих кислот
      (SO42–, NO3–, PO43– и т. д.), а окисляются гидроксо-группы (при рН≥7)
      или молекулы воды (при рН≤7):
                              4OH– – 4ē → O2 + 2H2O,
                              2H2O – 4ē → O2 +4H+.

22

Страницы