Общая химия. Семинарские и практические занятия. Торосян В.Ф - 259 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

261
Пример 10. Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе
водного раствора Na
2
SO
4
на угольных (инертных) электродах.
Решение:
Поскольку для процесса Na
+
+ ē = Na° φ° = -2,71В, то на катоде будет
происходить восстановление воды:
2Н
2
О + 2ē = Н
2
+ 2ОН
-
.
На аноде при электролизе солей функцию восстановителей выполняют
кислотные остатки. Если кислотный остаток не содержит кислорода, то окисляется
сам кислотный остаток, если же в состав кислотного остатка входит кислород, то
легче окисляется вода по схеме:
2Н
2
О - 4ē = О
2
+ 4Н
+
.
Суммарная реакция: 6Н
2
О = 2Н
2
+ 4ОН
-
+ О
2
+ 4Н
+
.
2Н
2
О = 2H
2
O + O
2
.
В этом случае соль не участвует в электродных процессах, а происходит
электролиз воды. Массовая доля соли в растворе при этом увеличивается.
Но это только для
разбавленных растворов солей. В концентрированных
растворах и расплавах на электродах происходит разрядка сложных анионов и
активных катионов с последующими реакциями. Например, в концентри-
рованном растворе H
2
SO
4
на аноде:
SO
4
2-
- e = SO
4
-
SO
4
-
=S
2
O
8
2-
.
Для азотнокислых солей в концентрированных растворах и расплавах
возможны реакции:
NO
3
->NO
2
+O; 2O=O
2
↑; NO
3
—
ē= NO
3
.
Такой метод получения Н
2
и О
2
лучше, чем электролиз чистой воды, так как
добавление соли (или щелочи) приводит к увеличению электропроводности на
несколько порядков, что увеличивает производительность установок.
Отметим, что электролиз растворов электролитов проводить энергетически
выгоднее, чем расплавов, так как для расплавления необходимо нагревание до
высоких Т. Все рассмотренные выше примеры описывали процессы,
происходящие при электролизе
с использованием инертных электродов.
Однако анод может быть активным, то есть участвовать в процессе окис-
ления. В этом случае говорят, что протекает
электролиз с растворимым анодом.
При этом в качестве электролита берется соединение элемента, входящего в
состав анода.
К одному из многих интересных применений этого метода относится
рафинирование (очистка) металлической меди. Электролиз с растворимым анодом
используется также для нанесения покрытий с целью защиты от коррозии или
для декоративных целей.
Пример
11. Какие процессы будут проходить на электродах при электролизе
раствора сульфата меди и хлорида кадмия в случае использования активного анода?
Решение:
При прохождении электрического тока через раствор CuSO
4
на катоде
протекает процесс восстановления: Сu
2+
+ 2е = Сu° , а на аноде (Сu) − процесс
окисления самого медного анода: Си
0
- 2е = Сu
2+
.
В растворе CdCl
2
с анодом из Cd :
катод: Cd
2+
+2ē = Cd
анод: Cd - 2ē = Cd
2+
.
Токообразующая реакция Cd
2+
+ Cd ↔ Cd + Cd
2+
.

Страницы