Электролиз

ЧЕРЕЗ РАСТВОРЫ ИЛИ РАСПЛАВЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, НАЗЫВАЮТ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ.

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

принимают электронов и восстанавливаются.
Li,K,Ca, | Mn,Zn,Fe,Ni,| H2|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

2e– = H2 + 2OH–, E0=–0,83 В


1. Катионы металлов со

стандартным электродным потенциалом, большим, чем у ВОДОРОДА, расположены в ряду напряжений после него: Cu2+, Hg2+, Ag+, Pt2+, ..., до Pt4+. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла.

КАТИОНЫ СО СТАНДАРТНЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ

металлов начала ряда напряжений Li+, Na+, K+, Rb+, ..., до

Al3+ включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды.

2H2O + 2e– = H2 + 2OH–, E0=–0,83 В

КАТИОНЫ С МАЛЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ

ВОДОРОДА, но большим, чем у алюминия (Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+,

..., до H). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними величинами электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.
Zn 2+ + 2e = Zn0
2H2O + 2e– = H2 + 2OH–

КАТИОНЫ СО СРЕДНИМ ПОТЕНЦИАЛОМ

отвечает наиболее положительный потенциал. Так, например, из смеси катионов Cu2+,

Ag+ и Zn2+ при достаточном напряжении на клеммах электролизера вначале восстанавливаются ионы серебра (E0=+0,79 В), затем меди (E0=+0,337 В) и, наконец, цинка (E0=–0,76 В).
Ag + + 2e– = Ag 0, E0=+0,79 В

Cu2+ + 2e– = Cu0, E0=+0,337 В

Zn 2+ + 2e = Zn0 ,

E0=-0,76 В

РАЗРЯДКА НА КАТОДЕ

отдают электронов - окисляются)
Анионы по их способности окисляться располагаются в

следующем порядке:
Iˉ,Brˉ,S²ˉ,Clˉ,OHˉ, SO4²ˉ,NO3ˉ,Fˉ
----------------------------------------------------------→
Восстановительная активность уменьшается.

АНОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

– 2e– = Cl2 2H2O

– 4e– = O2 + 4H+
4OH– – 4e– = 2H2O + O2
Анионы кислородосодержащих кислот не окисляются, так как их стандартный потенциал намного превышает потенциал воды 2SO42– – 2e– = S2O82–, E0=+2,01 В
поэтому вместо них окисляется вода:
2H2O – 4e– = O2 + 4H+, E0=1,228 В

ОКИСЛЕНИЕ НА АНОДЕ

кислоты на катоде выделяется Н2, а на аноде – О2.

К- Na2SO4 А +
← Na+ SO4²ˉ→
2H2O + 2e– →H2 + 2OH– | 2H2O- 4eˉ →O2 +4H+

Электролиз воды 2H2O→ Н2↑ +О2↑

ПРАВИЛА ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОЛИЗА

на катоде образуется - Н2, на аноде – неметалл, а

в растворе – основание ( из Fˉ - O2)

2H2O + 2NaCl = H2 + Cl2 + 2NaOH
Если металл средней активности связан с кислородосодержащим анионом, то на катоде образуется металл и Н2, на аноде – О2.
ZnSO4 +2H2O→Zn+H2+O2+H2SO4
При электролизе раствора соли из металла средней активности и бескислородной кислоты на катоде образуется металл и Н2, на аноде – неметалл. 2ZnCl2+2H2O→Zn+H2+Zn(OH)2+2Cl2

ПРОЦЕСС ЭЛЕКТРОЛИЗА

кислоты на катоде выделяется металл, а на аноде – О2

и кислота. K- СuSO4 A+
Cu2+ SO4²ˉ
← →
Cu2+ + 2e– = Cu0 2H2O – 4e– = O2 + 4H+
2СuSO4 + 2H2O=2Сu+ O2 +2H2SO4

ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛА И КИСЛОРОДА

восстанавливается вода.
При электролизе солей органических кислот

на катоде восстанавливается вода, на аноде анион кислоты с образованием алкана и углекислого газа.
2CH3COONa +2H2O=C2H6↑+2CO2↑+H2↑+2NaOH

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВОДЫ

– это тоже электролиз воды.
Электролиз бескислородной кислоты: на катоде образуется

водород, на аноде –неметалл.

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ

CuCl2 = Cu + Cl2
ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРА CUCL2