Последовательность разряда ионов

Date: 2015-10-07; view: 1298.

Электролиз. Какова последовательность разряда ионов на катоде и аноде в растворе и в расплаве электролита. Чем она определяется?

Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.

На катоде в первую очередь восстанавливаются системы с наибольшим электродным потенциалом. При этом выделяют 3 случая:

1) Активные металлы, стоящие в ряду напряжения от лития да аллюминия (Li⁺ до Al³⁺) на катоде из водных растворов не восстанавливаются, вместо них происходит восстановление молекул воды, с выделением молекул водорода.

2H₂O + 2ē → H₂↑ + 2OH^-

pH ˃ 7 щелочная среда

2) Металлы средней активности (от Mn²⁺ до Pb²⁺) восстанавливаются на катоде одновременно с молекулами воды

Meⁿ⁺ + nē → Me⁰

2H₂O + 2ē → H₂↑ + 2OH^-

3) Малоактивные металлы, стоящие в ряду напряжения после водорода (Cu²⁺, Hg²⁺, Ag⁺, Pt²⁺, Au³⁺) восстанавливаются на катоде без участия воды по уравнению:

Meⁿ⁺ + nē → Me

4) При электролизе расплавов солей, оксидов, гидроксидов на катоде всегда восстанавливается только металл.

На анодев первую очередь окисляются элементы с наименьшим электродным потенциалом.

1) Кислотные остатки, содержащие кислород (SO₄^2-, NO₃^-, CO₃^2-, PO₄^3-) и F^- на аноде не окисляются. Вместо них окисляются молекулы воды с выделением молекул кислорода и накоплением в растворе ионов водорода по уравнению:

2H₂O - 4ē → O2↑ + 4H⁺

около анода pH ˂ 7 кислая среда

2) Кислотные остатки, не содержащие кислород (I^-, Br^-, S^2-, Cl^-) кроме F^- окисляются на аноде

A^m- - mē = A⁰

2Cl^- - 2ē → Cl₂

2Br^- - 2ē → Br₂

2I^- - 2ē → I₂

3) При электролизе растворов и расплавов щелочей, на аноде окисляется группа OH по уравнению: 4OH^- - 4ē → O₂ + 2H₂O