Электрохимия. Данько Е.Т - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ им. Невельского | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

23
Если потенциал анода имеет меньшее значение, чем потенциалы других
восстановителей в растворе, то происходит растворение (окисление) анода:
Me
0
– nē → Me
+n
.
Рассмотрим последовательность катодных и анодных процессов на
при-
мере электролиза водного раствора сульфата натрия.
В растворе: Na
2
SO
4
→ 2Na
+
+ SO
4
2–
,
H
2
O ↔ H
+
+ OH
–
.
Катионы натрия имеют значение стандартного электродного потенциала
Е
0
Na+/Na
= –2,71 B (приложение, табл. 2), более отрицательное, чем молекулы во-
ды, которые способны восстанавливаться со значением потенциала –
–0,83 В (приложение, табл. 4). Как видно, молекулы воды являются более силь-
ными окислителями, чем катионы натрия, поэтому на катоде протекает реакция
восстановления воды:
4H
2
O + 4ē → 2H
2
+ 4OH
–
.
Сульфат-ионы способны окисляться со значением потенциала 2,01 В, а
молекулы воды – со значением потенциала 1,23 В (приложение, табл. 4). Как
видно, молекулы воды являются более сильными восстановителями, чем суль-
фат-ионы, поэтому на аноде протекает реакция окисления воды:
2H
2
O – 4ē → O
2
+4H
+
.
Таким образом, электролиз раствора соли сводится к электролизу воды:
2H
2
O → 2H
2
+ O
2
.
Водород и кислород являются
первичными продуктами электролиза,
вторичными же продуктами являются гидроксид натрия и серная кислота.
Итак, последовательность электродных процессов определяется значе-
ниями их потенциалов и поляризацией электродов при протекании электролиза.
Электролиз подчиняется законам Фарадея и уравнениям кинетики элек-
тродных процессов
.
Законы Фарадея
устанавливают зависимость между количеством про-
шедшего электричества и количеством вещества, испытавшего химическое
превращение на электроде.
1-й закон: масса вещества, испытавшего электрохимическое превраще-
ние на электроде, прямо пропорционально количеству прошедшего электриче-
ства:
F
IτM
m
э
= , (30)
где m
– масса вещества, г;
э
M
–
молярная масса эквивалента вещества, г/моль;
I – сила тока, А;
τ
– время процесса, с;
F – постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль. 
       Если потенциал анода имеет меньшее значение, чем потенциалы других
восстановителей в растворе, то происходит растворение (окисление) анода:
                             Me0 – nē → Me+n.
       Рассмотрим последовательность катодных и анодных процессов на при-
мере электролиза водного раствора сульфата натрия.
       В растворе:           Na2SO4 → 2Na+ + SO42–,
                             H2O ↔ H+ + OH–.
       Катионы натрия имеют значение стандартного электродного потенциала
 0
Е Na+/Na= –2,71 B (приложение, табл. 2), более отрицательное, чем молекулы во-
ды, которые способны восстанавливаться со значением потенциала –
–0,83 В (приложение, табл. 4). Как видно, молекулы воды являются более силь-
ными окислителями, чем катионы натрия, поэтому на катоде протекает реакция
восстановления воды:
                             4H2O + 4ē → 2H2 + 4OH–.
       Сульфат-ионы способны окисляться со значением потенциала 2,01 В, а
молекулы воды – со значением потенциала 1,23 В (приложение, табл. 4). Как
видно, молекулы воды являются более сильными восстановителями, чем суль-
фат-ионы, поэтому на аноде протекает реакция окисления воды:
                             2H2O – 4ē → O2 +4H+.
Таким образом, электролиз раствора соли сводится к электролизу воды:
                             2H2O → 2H2 + O2.
       Водород и кислород являются первичными продуктами электролиза,
вторичными же продуктами являются гидроксид натрия и серная кислота.
       Итак, последовательность электродных процессов определяется значе-
ниями их потенциалов и поляризацией электродов при протекании электролиза.
       Электролиз подчиняется законам Фарадея и уравнениям кинетики элек-
тродных процессов.
       Законы Фарадея устанавливают зависимость между количеством про-
шедшего электричества и количеством вещества, испытавшего химическое
превращение на электроде.
       1-й закон: масса вещества, испытавшего электрохимическое превраще-
ние на электроде, прямо пропорционально количеству прошедшего электриче-
ства:
                                  M Iτ
                             m= э ,                                      (30)
                                    F

где    m    –   масса вещества, г;
      Mэ    –   молярная масса эквивалента вещества, г/моль;
        I   –   сила тока, А;
       τ    –   время процесса, с;
       F    –   постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль.




                                                                           23

Страницы