Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H2, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au

(металлы расположены в порядке возрастания стандартных электродных потенциалов)

Электролиз растворов электролитов более сложен из-за возможного участия в электродных процессах молекул воды:

• восстановление на катоде - 2 Н₂О + 2 е ^- = Н₂↑ + 2 ОН^-
• окисление на аноде - 2Н₂О – 4 е ^- = О₂↑ + 4Н⁺

В тех случаях, когда на одном и том же электроде возможно протекание двух или большего числа процессов, наиболее вероятен тот, осуществление которого связано с минимальной затратой энергии. Это означает, что на катоде восстанавливаются в первую очередь окисленные формы окислительно-восстановительных систем с наибольшим электродным потенциалом, а на аноде окисляются восстановленные формы с наименьшим электродным потенциалом.

Поэтому для определения порядка протекания окислительно-восстановительных процессов на электродах при электролизе водных растворов можно руководствоваться следующими практическими советами:

• для процессов на катоде:

1) Катионы, расположенные в ряду напряжений металлов от лития до алюминия (включительно), а также катионы NН₄⁺ не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:

2Н₂О + 2е → Н₂ + 2ОН^-

2) Катионы, расположенные в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды:

2Н₂О + 2е → Н₂ + 2ОН ^-

Zn²⁺ + 2e → Zn⁰

3) Катионы, расположенные в ряду напряжений после водорода, полностью восстанавливаются:

Аg⁺ + 1е → Аg ⁰

4) В растворах кислот восстанавливаются ионы водорода:

2Н⁺ + 2е → Н₂⁰

• для процессов на аноде:

1) Кислородосодержащие анионы (CO₃^2-, NO₃^-, SO₄^2-, PO₄^3-,…) и F^- – не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:

2Н₂О – 4е → О₂ + 4Н⁺

2) Анионы S^2-, I^-, Br^-, CI^- (в этой последовательности) окисляются до простых веществ:

2Сl^- – 2е → Сl ₂ ⁰

S^2- - 2е → S ⁰

3) В растворах щелочей окисляются гидроксид-ионы:

4ОН^- - 4е → О₂ + 2Н₂О

Примечание: при использовании растворимых анодов (из меди, цинка, серебра, никеля и других металлов) электроны во внешнюю цепь посылает сам анод за счет окисления атома металла, из которого сделан анод: Ме⁰ – n e ^- = Meⁿ⁺

анод во внешнюю цепь в раствор

Рассмотрим примеры

CuBr₂

Катод (-) Сu²⁺ + 2Br^- Анод (+)

Cu²⁺ + 2 e ^- = Cu⁰ 2Br^- – 2 e = Br₂

электролиз

CuBr₂ Cu↓ + Br₂

KI

Катод (-) K⁺ + I^- Анод (+)

2 Н₂О + 2 е ^- = Н₂↑ + 2 ОН^- 2I^- – 2 e^- = I₂

электролиз

2 KI + H₂O H₂↑ + 2KOH + I₂

K₂SO₄

Катод (-) 2K⁺ + SO₄^2- Анод (+)

х2/ 2 Н₂О + 2 е ^- = Н₂↑ + 2 ОН^- 2Н₂О – 4 е ^- = О₂↑ + 4Н⁺

электролиз

2H₂O 2 H₂↑ + О₂ ↑

Задания для тренировки:

ОТВЕТЫ:

1 – 3311

2 – 3161

3 – 4243

4 – 4334

5 – 1161

6 – 1161

7 – 1161

8 – 1161

9 – 3323

10 – 3243

11 – 3311

12 – 6345

13 – 2622

14 – 2622

15 – 5254

16 – 4224

17 – 1223

18 – 1555

19 – 1555

20 – 1234

21 – 5666

22 – 3311

23 – 2542

24 – 4624

25 – 5252

26 – 4412

27 – 4221

28 – 4435

29 – 3411

30 – 3112

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: