Электролиз

Li Rb K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Pb H Cu Hg Ag Pt Au

Чем левее находится металл в ряду, тем сильнее выражены его восстановительные свойства. Металлы, стоящие левее водорода – восстанавливают ионы водорода до молекулярного водорода, а металлы, стоящие справа от водорода – наоборот, являются более сильными окислителями. Этот ряд важен для предсказания многих свойств металлов: вытеснения металлов из солей, взаимодействие с кислотами, электролиз растворов солей и пр.

Стандартные электродные потенциалы существуют не только для металлов, но и для неметаллических систем. Чем больше значение потенциала, тем сильнее окислитель.

Важнейшие окислители и восстановители приведены в таблице.

Окислители	Восстановители
Галогены F2, Cl2, Br2, I2. Окислительная способность уменьшается от F2 к I2. Кислород и озон (О2 и О3) Кислоты-окислители (HNO3, H2SO4(конц)) Соли, содержащие элемент с высокой степенью окисления (KMnO4, K2Cr2O7, KClO3) Анод при электролизе	Металлы Водородные соединения NH3, PH3, CH4 и др. Ионы металлов, в низших степенях окисления (Fe^2+, Cr^2+, Sn^2+) Органические вещества Катод при электролизе

Однако, существуют вещества, которые могут быть как окислителями, так и восстановителями. Обычно эти вещества содержат элементы в промежуточной степени окисления: Н₂О₂, SO₂, HNO₂.

В случае протекания окислительно-восстановительной реакции в растворе, важную роль играет кислотность среды. В частности, значения рН определяет формы существования продуктов реакции:

Исходное вещество	рН среды	Продукт реакции
KMnO4 (малиновый раствор, темно-фиолетовые кристаллы с мет.блеском)	pН<7 кислая	Mn^2+ (бесцветный раствор)
рН = 7 нейтральная	MnO2 (черный или коричн. осадок)
pН >7 щелочная	MnO4^2¯ (темно-зеленый раствор)
K2Cr2O7 (оранжев.) K2Cr2O7или K2CrO4 K2CrO4 (желтый)	pН<7 кислая	Cr^3+ (зеленый или фиолетовый раствор)
рН = 7 нейтральная	Сr(OH)3 (серо-зеленый осадок)
pН >7 щелочная	[Cr(OH)6]^3¯ (зеленый раствор)

Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, происходящий при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита.

Электролиз водных растворов:

При определении продуктов следует помнить, что

1. На катоде восстанавливающийся продукт зависит от положения металла в ряду стандартных элеткродных потенциалов

Li Rb K Ba Ca Na Mg Al | Mn Zn Cr Fe Co Pb H | Cu Hg Ag Pt Au

В растворах солей металлов первой группы восстанавливается только водород.

В растворах солей металлов второй группы параллельно протекает два процесса – восстановления водорода и металла. (В задачах часто имеется в виду, что восстанавливается только катионы металла, а восстановление водорода в данном случае не рассматривают.) При электрлизе растворов солей металлов третьей группы на катоде восстанавливается только металл.

2. На аноде получающийся продукт зависит как от материала анода, так и от природы аниона. На инертном электроде окисляются Cl¯, Br¯, I¯, S²¯ (анионы бескислородных кислот), OH¯ и RCOO¯ (анионы карбоновых кислот до R₂ + 2CO₂). F¯ и анионы кислородсодержащих кислот (сульфат, нитрат, фосфат-анионы) не подвержены электролизу в водных растворах.

Взаимосвязь между количеством вещества, образовавшегося при электролизе на электроде (катоде или аноде), и количеством электричества, прошедшим через электрическую ячейку, определяется законом Фарадея:

m – масса выделившегося вещества (г);

Э – эквивалентная масса вещества (г/моль), равная отношению молярной массы на количество отдаваемых или принимаемых электронов;

M – молярная масса выделившегося вещества (г/моль);

n – число электронов, принимающих участие в данной реакции;

I – сила тока (А); t – время (c); F - постоянная Фарадея = 96500 Кл/моль.

Дата добавления: 2014-01-20