ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВОВ ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Электролиз – это окислительно-восстановительное разложение вещества под действием проходящего через него постоянного электрического тока. Процессы, протекающие при электролизе, по своему направлению противоположны процессам, которые имеют место при работе соответствующих гальванических элементов (ГЭ): аА + вВ сС + dD; Н эл >0, где А и В – исходные вещества; С и Д – конечные вещества; Н эл – электрическая энергия; а, в, с и d – стехиометрические коэффициенты, соответствующие количеству веществ А, В, С и D.

2. Необходима соответствующая поляризация электродов, т.е. определённая разность потенциалов ( Е). Минимальная разность потенциалов, при к-рой начинается электролиз вещества, называется его потенциалом или напряжением разложения. Напряжение разложения превышает разность стандартных термодинамических потенциалов обоих электродов на величину электродной поляризации и омического падения напряжения в электролизере. На практике для достижения необходимой скорости электролиза к электродам прикладывают соответствующее напряжение (более высокое, чем напряжение разложения).

КА – Устройства, в к-рых проводится электролиз, называются электролизёрами. на катоде: К(–): Nа + + е - Nа 0 на аноде: А(+): 2Сl – – 2 е - Сl 2 0 Рис.1. Схема электролиза расплава NаСl. Е > 1,34 (-2,71) = + 4,05 В

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ При электролизе растворов наряду с разложением растворённого вещества возможен и электролиз растворителя. Последовательность электрохимических процессов, протекающих на катоде и аноде, зависит от относительной величины потенциалов разложения растворенных веществ и растворителя. На катоде в первую очередь восстанавливаются наиболее сильные окислители, т.е. вещества или ионы с наиболее положительными потенциалами. На аноде сначала окисляются наиболее сильные восстановители, т.е. вещества или ионы с наиболее отрицательными потенциалами.

– 0,15 – 1,0 Анод Катод φ 0 < pH < 14 0 < φ < – 0,826 ( – 0,15 B < φ < – 1 B) + 1,5 K: Ме n+ + nе - = Ме о 2Н е – = Н 2 0 2НОН + 2 е = Н 2 + 2ОН «Земля в иллюминаторе» 2Н 2 О – 4 е О 2 о + 4Н + 4ОН – 4 е О 2 о + 2Н 2 О

Катод Катод φ

типа ( SO 4 2-, SO 3 2-,NO 3 -,CO 3 2- и др.), а также ионы F, имеют более положительный потенциал, чем потенциал окисления воды и на аноде не окисляются. В их присутствии на аноде протекает реакция выделения кислорода.

На практике масса покрытия (m практ ) оказывается ниже теоретически рассчитанной. Объясняется это протеканием разл. побочных процессов, например, восстановление водорода, химическое растворение электродов и др. Для учёта влияния параллельных р-ций используют понятие выхода по току В т, к-рое характеризует ту часть кол-ва эл-ва, что затрачена на основную электродную реакцию, и может быть выражено через соотношение Величина выхода по току показывает, насколько правильно и рационально организован процесс электролиза. Величина, на к-рую напряжение разложения Е разл отличается от Е 0, наз-ся перенапряжением (п) и может быть записана в виде Е разл. = Е 0 + п.

Задача 1. Составить электронные ур-ния процессов, происходящих на угольных электродах при эл-зе водного р-ра хлорида олова (+2). 2НОН + 2 е = Н 2 + 2ОН 2Н 2 О – 4 е О 2 о + 4Н + Решение: Анод Катод φ

Задача 2. Деталь хромируется в водном р-ре сульфата хрома (+3). Определить силу тока, если в течение 1 часа на поверхности детали выделится 1,3 г хрома, а выход по току составляет 40%. A[Cr]: Cr о – 3 е – = Cr 3+ Решение: