Электролиз растворов и расплавов солей

 

Электролиз – это ОВР, которая идет на электродах при пропускании постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита.

 

На катоде К (-) всегда происходит процесс восстановления

На аноде А (+) всегда происходит процесс окисления

 

Электролиз водных растворов

 

Процессы на катоде:

Катод — «-» электрод; к катоду притягиваются катионы, процесс восстановление.

 

1. Если у катода накапливаются катионы металла, который находится в ряду напряжений от лития до алюминия включительно, то восстанавливаются ионы водорода из молекул воды: 

2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH⁻ 

 

 

2. Если у катода накапливаются катионы металла, который находится в ряду напряжений между алюминием и водородом, то восстанавливаются и ионы металла, и ионы водорода из молекул воды

 

 

3. Если у катода накапливаются катионы металла, который находится в ряду напряжений после водорода, то восстанавливаются ионы металла

 

 

Процессы на аноде:

Анод — «+» электрод, к аноду притягиваются анионы, процесс окисления.

 

1. При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде окисляются анионы кислотных остатков 

 

2. При электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления кислорода из молекул воды:

 2H2O – 4ē → O2↑+ 4H⁺ 

 

3. При электролизе растворов щелочей окисляются гидроксид-ионы: 4OH⁻ – 4ē → O2↑+ 2H2O 

 

4. При электролизе растворов солей карбоновых кислот на аноде окисляются анионы кислотных остатков:

 2CH3COO⁻ – 2ē → CH3–CH3↑+ 2CO2↑ 

(выделяются углекислый газ и углеводород)

Электролиз расплавов солей

 

1. При электролизе расплавов выделяется металл
2. При электролизе расплавов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде окисляются анионы кислотных остатков

 

Примеры:

1. электролиз расплава NaCl

 

К(-) Na⁺ +ē ⭢ Na	так как расплав, то выделяется металл
А(+) 2Cl⁻ -2ē ⭢ Cl₂⭡	электролиз бескислородного аниона Cl⁻ расплава идёт до галогена

 

Общее уравнение электролиза: 2NaCl ⭢2Na + Cl₂⭡

 

2. электролиз раствора NaCl+H2O

 

К(-) 2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH⁻	так как Na находится в ряду активности металлов до алюминия
А(+) 2Cl⁻ -2ē ⭢ Cl₂⭡	бескислородный анион до кислотных остатков (до галогена)

 

NaCl+H2O ⭢ H2↑+ 2OH⁻+Cl₂⭡

Остаются катионы натрия Na⁺, они связываются с OH⁻, образуя NaOH

Общее уравнение электролиза: 2NaCl+2H2O ⭢ H2↑+ 2NaOH+Cl₂⭡

 

3. электролиз раствора ZnSO₄+H2O

 

К(-) 2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH⁻ Zn²⁺ + 2ē → Zn⭣	Zn между алюминием и водородом, то восстанавливаются и ионы металла, и ионы водорода из молекул воды
А(+)  2H2O – 4ē → O2↑+ 4H⁺	Кислородсодержащая кислота и идет процесс окисления кислорода из молекул воды

 

ZnSO₄+H2O ⭢ H2↑+ 2OH⁻ + Zn⭣+ O2↑+ 4H⁺ 

Остаются анионы SO₄²⁻, они связываются с протонами водорода, образуя H2SO₄

Общее уравнение электролиза: ZnSO₄+2H2O ⭢ H2↑ + Zn⭣ + O2↑+ H2SO₄

 

4. электролиз раствора CH3COONa + H2O

 

К(-) 2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH⁻	так как Na находится в ряду активности металлов до алюминия
А(+) 2CH3COO⁻ – 2ē → CH3–CH3↑+ 2CO2↑	соли карбоновых кислот на аноде окисляются анионы кислотных остатков

 

CH3COONa + H2O → H2↑+ 2OH⁻ + CH3–CH3↑+ 2CO2↑ 

Остаются катионы натрия Na⁺, они связываются с OH⁻, образуя NaOH

Общее уравнение электролиза: 2CH3COONa + 2H2O → H2↑+ 2NaOH + CH3–CH3↑+ 2CO2↑ 

 

Задание в формате ЕГЭ (линия 20)

 

Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) Na2SO4		1)металл и азот
Б) Ca(NO3)2		2) металл и кислород
В) AgF		3) металл и галоген
Г) CuCl2		4) водород и сера
		5) водород и галоген
		6) водород и кислород

 

Решение:

А) Если у катода накапливаются катионы металла, который находится в ряду напряжений от лития до алюминия включительно, то восстанавливаются ионы водорода из молекул воды: 2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH⁻. При электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления кислорода из молекул воды: 2H2O – 4ē → O2↑+ 4H⁺. В результате: водород, кислород.

Б) Если у катода накапливаются катионы металла, который находится в ряду напряжений от лития до алюминия включительно, то восстанавливаются ионы водорода из молекул воды: 2H2O + 2ē → H2↑+ 2OH⁻. При электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления кислорода из молекул воды: 2H2O – 4ē → O2↑+ 4H⁺. В результате: водород, кислород.

В) Если у катода накапливаются катионы металла, который находится в ряду напряжений после водорода, то восстанавливаются ионы металла. При электролизе растворов фторидов на аноде идет процесс окисления кислорода из молекул воды: 2H2O – 4ē → O2↑+ 4H⁺. В результате: металл, кислород.

Г) Если у катода накапливаются катионы металла, который находится в ряду напряжений после водорода, то восстанавливаются ионы металла. При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде окисляются анионы кислотных остатков. В результате: металл, галоген. 

Ответ: 6623.