Сборник задач и упражнений по химии с решением. Лебедева М.И - 95 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

При значениях электродного потенциала металла, близких к -0,41 В, возможно, в зависимости от
концентрации соли металла и условий электролиза, как восстановление металла, так и выделение водо-
рода (или совместное протекание обоих процессов).
Аналогично при наличии в системе, подвергающейся электролизу, нескольких восстановителей, на
аноде будет окисляться наиболее активный из них, т.е. восстановленная форма той электрохимической
системы, которая характеризуется наименьшим значением электродного потенциала. Так, при электро-
лизе водного раствора сульфата меди с инертными электродами на аноде может окисляться как суль-
фат-ион
:
−−
=−
2
82
2
4
OS2SO2 e
B01,2
0
1
=ϕ
так и вода:
+
+= H4O4-OH2
2
2
e
.B23,1
0
2
=ϕ
Поскольку
0
1
0
2
ϕ<<ϕ
, то в данном случае будет осуществляться второй из возможных процессов, и на
аноде будет выделяться кислород.
Однако при замене инертного электрода медным становится возможным протекание еще одного
окислительного процесса - анодного растворения меди:
Cu - 2 e = Cu
2+
34,0
0
3
=ϕ
B.
Этот процесс характеризуется более низким значением электродного потенциала, чем остальные
возможные анодные процессы (
0
1
0
3
ϕ<<ϕ
и
0
2
0
3
ϕ<<ϕ
). Поэтому при указанных условиях на аноде будет про-
исходить окисление меди.
При электролизе водных растворов нитратов, перхлоратов и фосфатов, как и в случае сульфатов, на
инертном аноде обычно происходит окисление воды с образованием свободного кислорода.
П р и м е р 136 Напишите уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора
сульфата натрия с инертным анодом.
Решение Стандартный электродный потенциал системы Na
+
+ e = = Na (-2,71 B) значительно
отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной водной среде (-0,41 В). Поэтому на
катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением
водорода
2H
2
O + 2 e = H
2
↑ + 2OH
-
,
а ионы Na
+
, приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему части раствора (катодное
пространство).
На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кисло-
рода
2H
2
O - 4 e = О
2
↑ + 4H
+
,
поскольку отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (1,23 В) значительно ниже,
чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему
−−
=−
2
82
2
4
OS2SO2 e
. Ионы
−2
4
SO
, движущиеся при электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве.
Умножая уравнение катодного процесса на два и складывая его с уравнением анодного процесса,
получаем суммарное уравнение процесса электролиза:
+−
+↑++↑= 4HOOH42HOH6
222
(у катода) (у анода)
Приняв во внимание, что одновременно происходит накопление ионов Na
+
в катодном пространстве
и ионов
−2
4
SO в анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей
форме
−+−+
++↑+++↑=+
2
422422
2SO4HO4OH4Na2HSO2NaOH6

Страницы