Порядок разрядки ионов на катоде

По характеру разрядки катионы металлов подразделяются на три группы:

а) катионы активных металлов, которые стоят в ряду стандартных электродных потенциалов до алюминия (включая его), при электролизе растворов на катоде не восстанавливаются, происходит восстановление ВОДОРОДА;

б) катионы металлов средней активности (после алюминия до водорода) при электролизе растворов восстанавливаются наряду с катионами водорода. Однако восстановление водорода вскоре прекращается из-за большого потенциала перенапряжения, и на катоде идет восстановление только МЕТАЛЛА;

в) катионы неактивных металлов, стоящих в ряду стандартных электродных потенциалов металлов после водорода, восстанавливаются количественно, причем в первую очередь разряжается ион с большим значением j°.

Если же водный раствор содержит катионы различных металлов, то при электролизе выделение их на катоде протекает в порядке уменьшения стандартного электродного потенциала соответствующего металла.

Порядок окисления анионов на нерастворимом аноде такой же, как и при электролизе расплавов, т.е. идет окисление ионов с меньшим значением j°. Следует учитывать также потенциал перенапряжения при выделении на аноде кислорода, когда идет разрядка ионов воды. Поэтому вопреки значениям j° на аноде в присутствии ионов ОН^- (водный раствор) идет окисление галогенов: J^-, Вr^-, Сl^-, затем иона ОН^-. Труднее отдают электроны ионы кислородосодержащих кислотных остатков: SO₄^2-, NO₃^-, CO₃^2- и т.д.

В качестве нерастворимого анода используется платина, уголь, графит и др.

Примеры:

а) составить схему электролиза раствора хлорида натрия.

NaCl Na⁺ + Cl^-

H₂O H⁺ + OH^-

Катод (-) Анод (+)

Na⁺, H⁺ Cl^-, OH^-

Восстановление Окисление

2H⁺ + 2ē ® H₂ 2Cl^- - 2ē ® Cl₂

Натрий активный металл, в ряду стандартных электродных потенциалов он расположен до алюминия, поэтому восстанавливается водород. Щелочные металлы из водных растворов выделить невозможно.

В растворе остаются ионы:

Na⁺ + ОН^- NаОН

б) составить схему электролиза раствора сульфата никеля (II).

NiSO₄ Ni²⁺ + SO₄^2-

H₂O H⁺ + OH^-

Катод (-) Анод (+)

Ni²⁺, H⁺ OH^-, SO₄^2-

Восстановление Окисление

Ni²⁺ + 2ē ® Ni 4OH^- - 4ē ® 2H₂O +O₂

Никель – металл средней активности, в ряду стандартных электродных потенциалов он стоит после алюминия до Н₂, поэтому восстанавливается металл.

Если в растворе находятся кислородосодержащие анионы, то на аноде окисляются ионы ОН^-.

в) в какой последовательности будет происходить разрядка ионов на электродах при электролизе водных растворов электролитов: MgCl₂, FeSO₄, NaI, Cu(NO₃)₂?

Диссоциация электролитов:

MgCl₂ Mg²⁺ + 2Cl^-

FeSO₄ Fe²⁺ + SO₄^2-

NaJ Na⁺ + J^-

Cu(NO₃)₂ Cu²⁺ + 2NO₃^-

H₂O H⁺ + OH^-

Катод (-) Анод (+)

Fe²⁺ j° = -0,44 В J^- j° = 0,536 В

Mg²⁺ j° = - 2,38 B Сl^- j° = 1,359 B

Na⁺ j° = - 2,74 В OH^- j° = 0,401 B

Н⁺ j = 0,00 SO₄^2- j° = 2,01 B

Cu²⁺ j° = 0,34 В NO₃^- j° = B

Восстановление: Окисление:

1. Cu²⁺ + 2ē ® Cu 1. 2J^- - 2ē ® J₂

2. Fe²⁺ + 2ē ® Fe 2. 2Cl^- - 2ē ® Cl₂

3. 2H⁺ + 2ē ® H₂ 3. 4OH^- - 4ē ® 2H₂O + O₂

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: