Оглавление:
Электролиз растворов и расплавов электролитов. Законы электролиза
Пример 100
Записать уравнения процессов, происходящих при электролизе расплава 
Решение:
В расплавленной массе происходит термическая ионная диссоциация этого вещества:
Процессы, происходящие на электродах, следующие:
Пример 101
Описать процессы, происходящие при электролизе расплава 
Решение:
Его термическая ионная диссоциация:
Пример 102
Как протекает электролиз раствора 
?
Решение:
При электролизе растворов следует учитывать диссоциацию воды. Электролитическая диссоциация :
Электролитическая диссоциация воды:
Положительно заряженные частицы (катионы) направляются к катоду, а отрицательно заряженные частицы (анионы) — к аноду:
На катоде происходит восстановление катионов 
, а на аноде — окисление той частицы, восстановительные свойства которой наиболее сильные, т.е. частицы, обладающей самым низким потенциалом разложения. Такой частицей является 
, так как
Таким образом, окисляются ионы 
:
Суммарный процесс — 
Пример 103
Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе раствора 
Решение:
Частицы в растворе следующие:
Окисляться на аноде должны анионы 
, но так как их концентрация в сильнокислой среде очень низкая, то реально окисляются молекулы воды:
Суммарный процесс — 
Пример 104
Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе раствора 
.
Решение:
На катоде происходит восстановление той частицы, окислительные свойства которой наиболее сильные, т.е. частицы, обладающей самым высоким потенциалом разложения.
Обычно потенциал разложения на катоде определяют в каждом конкретном случае, учитывая концентрацию частиц и перенапряжение, которое зависит от многих факторов и, в частности, от материала электрода.
Перенапряжение выделения металлов мало 
, за исключением 
. Предполагая концентрацию ионов 
равной 
моль/л, находим, что в исследуемом случае в водном растворе щелочи концентрация ионов 
Определяем электродный потенциал гальванической пары 
:
Даже с учетом самого большого перенапряжения выделения водорода на свинце 
при использовании свинцового катода потенциал разложения водорода будет следующим:
где Е — электродный потенциал.
Стандартный электродный потенциал калия 
, его потенциал разложения будет близок к стандартному потенциалу из-за ничтожной величины перенапряжения.
Таким образом, на катоде будет восстанавливаться ион водорода.
В общем случае при электролизе с учетом перенапряжения выделения водорода водород может находиться в ряду напряжений металлов между 
и 
, поэтому из водных растворов не могут быть восстановлены металлы, стоящие в начале ряда напряжений металлов (щелочные и щелочно-земельные металлы до включительно).
Из-за низкой концентрации ионов водорода восстановлению подвергаются в реальности молекулы воды:
Суммарный процесс — 
.
Пример 105
Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора 
.
Решение:
— восстановлению подвергается ион серебра, так как его потенциал разложения выше, чем у водорода:
Для нейтральной среды 
если учесть перенапряжение, то потенциал разложения будет еще ниже.
— должны подвергаться электролизу анионы 
, так как
В действительности окисляются молекулы 
из-за низкой концентрации анионов 
— восстановление;
Суммарный процесс — 
Пример 106
Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора 
.
Решение:
(
— восстанавливается 
, так как 
В реальности восстанавливаются молекулы 
из-за низкой концентрации ионов в воде.
так как 
, то окисляются анионы 
— восстановление;
— вторичный процесс;
-окисление.
Суммарный процесс — 
.
Пример 107
Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора 
.
Решение:
так как 
то должны восстанавливаться ионы , но в воде из-за их низкой концентрации электролизу подвергаются молекулы воды.
, так как 
, поэтому разлагаются ионы , а точнее, молекулы 
по причине, изложенной ранее.
Суммарный процесс —
Пример 108
Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора 
.
Решение:
электролизу, безусловно, подвергаются катионы 
;
, электролизу подвергаются анионы 
;
Суммарный процесс — 
Пример 109
Записать уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора 
с медным анодом.
Решение:
В водном растворе имеем:
(
(частицы материала анода).
На катоде происходит восстановление меди:
У меди самый низкий электродный потенциал, таким образом, окисляется медь:
Изученный процесс электролиза является промышленным методом рафинирования меди.
Пример 110
Рассчитать теоретическое напряжение разложения 
0,01 М раствора 
.
Решение:
Теоретическое напряжение разложения — это ЭДС гальванического элемента, образующегося в ходе электролиза, с направлением тока, противоположным току от внешнего источника. Электродные процессы при электролизе следующие:
Таким образом, имеет место образование гальванического элемента:
Рассчитаем редокс-потенциалы каждой гальванической пары:
Для упрощения принимаем 
.
Пример 111
Рассчитать действительное напряжение разложения 
воды на гладких платиновых электродах (предполагаем плотность тока при электролизе равной 
.
Решение:
Считаем, прежде всего, теоретические потенциалы разложения на катоде и на аноде, а это и есть электродные потенциалы на катоде и на аноде гальванического элемента, образующегося в результате электролиза воды.
Для обеих электродных реакций определяем стандартные редокс-потенциалы по таблицам:
анод гальванического элемента — 
катод гальванического элемента — 
Для катода найденное в таблице значение стандартного редокс-потенциала при pH = 7 является значением теоретического потенциала разложения на катоде:
Определяем теоретический потенциал разложения на аноде по формуле Нернста:
в воде 
Определяем потенциалы разложения на катоде и на аноде с учетом того, что
А затем определим действительное напряжение разложения воды.
Воспользуемся удобной для этих целей потенциальной диаграммой электролиза (рис.2).
Задача № 5. Провести расчеты по законам электролиза.
Пример 112
Через водный раствор хлорида меди (II) пропускают постоянный ток силой ЗА в течение 6 ч. Определить массу меди, осажденную на катоде, и объем хлора, выделенного на аноде (н.у.), если выход по току равен 75 %.
Решение:
Электродные процессы электролиза 
:
Согласно объединенной формуле законов Фарадея
Эти задачи взяты со страницы решения задач по неорганической химии:
Задачи с решением по неорганической химии
Возможно эти страницы вам будут полезны:
