Электролиз

При электролизе окислителем и восстановителем является электрический ток. Процессы окисления и восстановления разделены в пространстве, они совершаются не при контакте частиц друг с другом, а при соприкосновении с электродами электрической цепи. Катод - отрицательно- заряженный электрод. Анод – положительно-заряженный электрод. Катион- «+»ион, анион- «-» ион. Понятия

Катодные процессы в водных растворах электролитов :катионы или молекулы воды принимают электронов и восстанавливаются. Li,K,Ca, | Mn,Zn,Fe,Ni,| H 2 |Cu,Hg,Ag,Pt Na,Mg,Al Sn,Pb Au Катионы металлов не | Катионы металлов и молекулы воды| Катионы восстанавливаются. восстанавливаются металлов Восстанавливается вода восстанавливаются Электролиз водных растворов электролитов

Cu e – = Cu 0, E 0 =0,337 В 2H 2 O + 2e – = H 2 + 2OH –, E 0 =–0,83 В 1. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, большим, чем у ВОДОРОДА, расположены в ряду напряжений после него: Cu 2+, Hg 2+, Ag +, Pt 2+,..., до Pt 4+. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла. Катионы со стандартным потенциалом

2. Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (катионы металлов начала ряда напряжений Li +, Na +, K +, Rb +,..., до Al 3+ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды. 2H 2 O + 2e – = H 2 + 2OH –, E 0 =–0,83 В Катионы с малым потенциалом

3. Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем у ВОДОРОДА, но большим, чем у алюминия (Mn 2+, Zn 2+, Cr 3+, Fe 2+,..., до H). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними величинами электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды. Zn e = Zn 0 2H 2 O + 2e – = H 2 + 2OH – Катионы со средним потенциалом

4. На катоде легче всего разряжаются катионы того металла, которому отвечает наиболее положительный потенциал. Так, например, из смеси катионов Cu 2+, Ag + и Zn 2+ при достаточном напряжении на клеммах электролизера вначале восстанавливаются ионы серебра (E 0 =+0,79 В), затем меди (E 0 =+0,337 В) и, наконец, цинка (E 0 = – 0,76 В). Ag + + 2e – = Ag 0, E 0 =+0,79 В Cu e – = Cu 0, E 0 =+0,337 В Zn e = Zn 0, E 0 =-0,76 В Разрядка на катоде

На аноде происходит окисление анионов или молекул воды ( частицы отдают электронов - окисляются) Анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке: Iˉ,Brˉ,S²ˉ,Clˉ,OHˉ, SO 4 ²ˉ,NO 3 ˉ,Fˉ Восстановительная активность уменьшается. Анодные процессы

2Cl – – 2e – = Cl 2 2H 2 O – 4e – = O 2 + 4H + 4OH – – 4e – = 2H 2 O + O 2 Анионы кислородосодержащих кислот не окисляются, так как их стандартный потенциал намного превышает потенциал воды 2SO 4 2– – 2e – = S 2 O 8 2–, E 0 =+2,01 В поэтому вместо них окисляется вода: 2H 2 O – 4e – = O 2 + 4H +, E 0 =1,228 В Окисление на аноде

При электролизе водного раствора соли из активного металла и кислородосодержащей кислоты на катоде выделяется Н 2, а на аноде – О 2. К- Na 2 SO 4 А + Na + SO 4 ²ˉ 2H 2 O + 2e – H 2 + 2OH – | 2H 2 O- 4e ˉ O 2 +4H + Электролиз воды 2H 2 O Н 2 +О 2 Правила процессов электролиза

2H 2 O + 2NaCl = H 2 + Cl 2 + 2NaOH Если металл средней активности связан с кислородосодержащим анионом, то на катоде образуется металл и Н2, на аноде – О2. ZnSO 4 +2H2OZn+H2+O2+H2SO4 При электролизе раствора соли из металла средней активности и бескислородной кислоты на катоде образуется металл и Н2, на аноде – неметалл. 2ZnCl2+2H2OZn+H2+Zn(OH)2+2Cl2 Процесс электролиза

При электролизе водного раствора соли из малоактивного металла и кислородосодержащей кислоты на катоде выделяется металл, а на аноде – О 2 и кислота. K- СuSO 4 A + Cu 2+ SO 4 ²ˉ Cu e – = Cu 0 2H 2 O – 4e – = O 2 + 4H + 2СuSO 4 + 2H 2 O=2Сu+ O 2 +2H 2 SO 4 Получение металла и кислорода

При электролизе катиона аммония NH 4 + восстанавливается вода. При электролизе солей органических кислот на катоде восстанавливается вода, на аноде анион кислоты с образованием алкана и углекислого газа. 2CH 3 COONa +2H 2 O=C 2 H 6 +2CO 2 +H 2 +2NaOH Восстановление воды

Электролиз раствора щелочи – это электролиз воды. Электролиз раствора кислородосодержащей кислоты – это тоже электролиз воды. Электролиз бескислородной кислоты: на катоде образуется водород, на аноде – неметалл. Электролиз воды

Электролиз раствора NaCl

2Clˉ - 2e – = Cl 2 0 Cu e – = Cu 0 CuCl 2 = Cu + Cl 2 Электролиз раствора CuCl 2

Применение