Катодные процессы. Анодные процессы

Катодные процессы

LiKCaNaMgAl Li+K+Ca2+Na+Mg2+Al3+	MnZnFeNiSnPb Mn2+Zn2+Fe2+Ni2+Sn2+Pb2+	H2 2H+	CuHgAgPtAu Cu2+Hg22+Ag+Pt2+Au3+
Восстанавливается вода: 2H2O+2ē=H2↑+2OH−; Mn+ не восстанавливается	Восстанавливаются катионы металла и вода: Mn++nē=M0 2H2O+2ē=H2↑+2OH−		Восстанавливаются катионы металла: Mn++nē=M0
nē→ Усиление окислительных свойств катионов (способности принимать электроны)

2. Процесс на анодезависит от материала анода и от природы аниона.

Анодные процессы

Кислотный остаток Асm–	Анод
	Растворимый	Нерастворимый
Бескислородный	Окисление металла анода M−−nē=Mn+ анод раствор	Окисление аниона (кроме F–) Acm−−mē=Ac0
Кислородсодержащий		В кислотной и нейтральной средах: 2H2O−4ē=O2↑+4H+ В щелочной среде: 4OH−−4ē=O2↑+4H+

2.1. Если анод растворяется (железо, цинк, медь, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона.

2.2. Если анод не растворяется (его называют инертным — графит, золото, платина), то:

а) при электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде идет процесс окисления аниона;

б) при электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления воды (выделяется О2↑). Анионы не окисляются, они остаются в растворе;

в) анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:

Попробуем применить эти правила в конкретных ситуациях.

Рассмотрим электролиз раствора хлорида натрия в случае, если анод нерастворимый и если анод растворимый.

1) Анод нерастворимый (например, графитовый).

В растворе идет процесс электролитической диссоциации:

Суммарное уравнение:

2H2O+2Cl−=H2↑+Cl2↑+2OH−.

Учитывая присутствие ионов Na+ в растворе, составляем молекулярное уравнение:

2) Анод растворимый (например, медный):

NaCl=Na++Cl−.

Если анод растворимый, то металл анода будет окисляться:

Cu0−2ē=Cu2+.

Катионы Cu2+ в ряду напряжений стоят после (Н+), по этому они и будут восстанавливаться на катоде.

Концентрация NaCl в растворе не меняется.

Рассмотрим электролиз раствора сульфата меди (II) на нерастворимом аноде:

Cu2++2ē=Cu0|2

2H2O−4ē=O2↑+4H+|1

Суммарное ионное уравнение:

2Cu2++2H2O=2Cu0+O2↑+4H+

Суммарное молекулярное уравнение с учетом присутствия анионов SO42− в растворе:

Электролиз расплавов и растворов веществ широко используется в промышленности:

Для получения металлов (алюминий, магний, натрий, кадмий получают только электролизом).
Для получения водорода, галогенов, щелочей.
Для очистки металлов — рафинирования (очистку меди, никеля, свинца проводят электрохимическим методом).
Для защиты металлов от коррозии (хрома, никеля, меди, серебра, золота) — гальваностегия.
Для получения металлических копий, пластинок — гальванопластика.

⇐ Предыдущая 12