![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Анодні процеси у водних розчинах електролітів
Проілюструємо сказане кількома прикладами. Електроліз водного розчину купрум (ІІ) хлориду CuCl2. У водному розчині сіль дисоціює за схемою: СuCl2 = Сu2+ + 2Cl–. Оскільки Сu розміщений правіше від символу “Н”, то на катоді відновлюються катіони Сu2+, а на аноді окиснюються аніони Cl–:
Електроліз водного розчину кадмій (ІІ) сульфату CdSO4. У водному розчині сіль дисоціює за схемою: СdSO4 = Сd2+ + SO42–. Оскільки Сd лежить між символами “Al” i “Н”, то на катоді паралельно відновлюються катіони Сu2+ та молекули Н2О, на аноді окиснюються молекули Н2О: К (–) Сd2+ + 2e = Cd, 2Н2О + 2e = Н2 + 2ОН–. А (+) 2Н2О – 4e = 4H+ + O2. Сумарну схему реакції у цьому випадку записати неможливо, оскільки невідомо, яка кількість електрики затрачається на відновлення молекул Н2О, а яка – на розряджання катіонів Сd2+. Електроліз водного розчину калій нітрату KNO3. Оскільки К розміщений зліва від символу “Mn”, то катіони К+ не будуть відновлюватись на катоді, а аніони NO3– – окиснюватись на аноді у водному розчині. В катодному та анодному процесах участь беруть лише молекули Н2О:
Електроліз водного розчину натрій гідроксиду NаOН. Як і у попередньому прикладі, на катоді будуть відновлюватись молекули Н2О. На аноді будуть окиснюватись ОН–-групи:
Досі ми розглядали електроліз з інертним анодом, який не окиснюється при електролізі (графіт, платина тощо). Проте, часто електроліз проводять з розчинним анодом (мідний, нікелевий). При електролізі з розчинним анодом катодні процеси проходять як і у випадку з нерозчинним. Основною відмінністю є те, що окиснюється матеріал анода і це іноді призводить до появи в розчині нових катіонів. Розглянемо для прикладу електроліз водного розчину купрум (ІІ) сульфату CuSO4 з мідним анодом: К (–): Сu2+ + 2e = Cu; А (+): Сu – 2e = Cu2+. Таким чином, метал, що розчинився на аноді, осідає на катоді. Це явище часто застосовують при добуванні металів високої чистоти.
Розглянемо явище електролізу на прикладі мідного купоросу (рис. 2). В результаті електролітичної дисоціації CuSO4 = Cu2 + + SO4 2 +. Позитивно заряджені іони міді під дією електричного струму будуть переміщуватися до катода, де отримають електрони і виділяться на ньому у вигляді нейтральних атомів міді. Негативно заряджені іони під дією електричного поля перемістяться до анода, де віддадуть вільні електрони і також виділяться на ньому. Рис. 2.
Сумарна реакція:
Сумарна реакція: або в молекулярній формі:
Сумарна реакція: У електрохімічному ряді активності металів мідь розташована правіше водню, тому мідь і буде відновлюватися на катоді, а на аноді буде окислюватися хлор.
Сумарна реакція: Аналогічно відбувається електроліз водного розчину нітрату калію (платинові електроди).
Сумарна реакція:
Сумарна реакція:
Сумарна реакція:
Сумарна реакція:
Концентрація CuSO4 в розчині залишається постійною, процес зводиться до перенесення матеріалу анода на катод. У цьому і полягає сутність процесу електрохімічного рафінування (одержання чистого металу). При складанні схем електролізу тієї чи іншої солі потрібно пам’ятати, що: - катіони металів з великими значеннями СЕП (від літію до алюмінію включно) не відновлюються на катоді, а замість них відновлюються молекули води до водню; - катіони металів, у яких значення СЕП менше, ніж у водню, але більше, ніж в алюмінію (від алюмінію до водню), при електролізі на катоді відновлюються одночасно з водою; - якщо водний розчин містить суміш катіонів різних металів, наприклад Ag+, Cu2 +, Fe2 +, то в цій суміші першим відновиться срібло, потім мідь і останнім - залізо; - на нерозчинному аноді в процесі електролізу відбувається окиснення іонів або молекул води, причому аніони S2-, I-, Br-, Cl- окислюються легко; - якщо в розчині знаходяться аніони кисневмісних кислот - якщо анод розчинний, то при електролізі він сам піддається окисленню, тобто посилає електрони в зовнішнє коло: при віддачі електронів зміщується рівновага між електродом і розчином і анод розчиняється. Якщо зі всього ряду електродних процесів виділити тільки ті, які відповідають загальному рівнянню М z + + ze = M, то отримаємо ряд напруг металів. У цей ряд завжди вміщають також водень, що дозволяє бачити, які метали здатні витісняти водень з водних розчинів кислот, а які ні (табл.). Таблиця
|