Гальванический элемент - это источник электрического тока, электролизер-потребитель электрического тока

2). В гальваническом элементе химическая энергия превращается в электрическую; образующиеся вещества менее энергоемки чем исходные.

В электролизере, наоборот, электрическая энергия превращается в химическую, Образующиеся вещества более энергоемки чем исходные. 3). В замкнутой гальванической цепи электрохимические процессы окисления и восстановления протекают самопроизвольно. В электролизере электрохимические процессы окисления и восстановления идут только под внешним воздействием электрического тока, т.е. самопроизвольно эти процессы не протекают.

Сравнительная схема, иллюстрирующая принцип действия гальванического элемента (а) и электролизёра (б).

а)

Анод Катод

окисление восстановление

(отдача электронов) (приём электронов)

Zn → Zn²⁺ + 2е Сu²⁺ + 2е → Сu⁰

б)

Катод Анод

восстановление окисление

(приём электронов) (отдача электронов)

К⁺ + е → К А^- → А + е

(К⁺ - катион) (А^- - анион)

4). В гальваническом элементе отрицательный электрод – анод, а положительный электрод – катод.

В электролизере, наоборот, отрицательный электрод - катод, а положительный электрод – анод.

Иметь в виду: 1). Как в гальваническом элементе так и в электролизере на отрицательном электроде создается избыток электронов, на положительном электроде.- недостаток электронов, т.е. обозначение «отрицательный» и «положительный” всегда относится к полюсам источника тока.

2). Термины “катод” и “анод” связаны только с направлением потока электронов через электроды, которые представляют собой материалы с электронной проводимостью и на поверхности которых происходит переход электрического тока от проводников 1 рода к проводнику 11 рода (электролиту).

Катод – это электрод, через который поток электронов входит в гальванический элемент или электролизер и на котором реагирующие частицы восстанавливаются из-за наличия избытка электронов.

Анод – это электрод, через который поток электронов выходит из гальванического элемента или электролизера и на котором реагирующие частицы окисляются вследствие недостатка электронов.

В электролизере на отрицательном электроде – катоде протекает восстановление, а на положительном электроде – аноде – окисление.

Например: Na⁺ + e → Na⁰ 2CI^- - 2e → CI₂

В гальваническом элементе на положительном электроде – катоде протекает восстановление, а на отрицательном электроде - аноде - окисление.

Например: Cu²⁺ + 2e → Cu⁰ Zn⁰ – 2e → Zn²⁺

30.3 Электролиз в водном растворе.

При электролизе водных растворов электролитов в электродных полупроцессах может принимать участие, кроме электролита, вода. В результате электролитического разложения Н₂О на катоде образуется Н₂, а на аноде – О₂.

Н⁺ + е → Н⁰ Н⁰ + Н⁰→ Н₂

2ОН^- - 2е → О + Н₂О О⁰ + О⁰ → О₂

Поскольку Н₂О – слабый электролит, в ионных уравнениях положено записывать не ее ионы, а молекулы. Именно молекулы (а не большое количество ионов Н⁺ и ОН^- ) в основном участвуют в полупроцессах на электродах:

Восстановление на катоде: 2Н₂О + 2е → Н₂ + 2ОН^-

Окисление на аноде: 2Н₂О – 4е → О₂ + 4Н⁺

Окончательное суммарное уравнение электролиза Н₂О следует записать так: 2Н₂О 2Н₂ + О₂

При электролизе водных растворов электролитов в катодном восстановлении и анодном окислении в принципе могут участвовать ионы воды (Н⁺ и ОН^-) и ионы электролита. Одноимённые по знаку ионы воды и электролита конкурируют между собой и разряжаться будет тот катион (на катоде) и тот анион (на аноде), которому отвечает более низкое по значению напряжение разряда.

При электролизе растворов солей с инертным электродом используют следующие правила:

1. На аноде могут образовываться следующие продукты:

а) при электролизе растворов, содержащих ионы F^- и кислородсодержащих кислот (SO₄, NO₃, PO₄ ) выделяется кислород, т.е. происходит окисление воды;

б) при электролизе растворов солей, содержащих кислотные остатки бескислородных кислот (Cl^-, Br ^-, J^- и другие) происходит их окисление с выделением свободных галогенов и т.п;

в) при электролизе растворов, содержащих анионы органических кислот, происходит процесс:

2RCOO^- - 2е → R—R + 2CO₂

2. На катоде образуются следующие продукты:

а) при электролизе растворов солей, содержащих ионы металлов, расположенных в ряду напряжений левее Al³⁺, на катоде происходит восстановление воды с выделением водорода;

б) если катион металла расположен правее водорода, то на катоде происходит его восстановление с выделением металла;

в) при электролизе растворов солей, содержащих ионы металлов, расположенных в ряду напряжений между Al³⁺ и Н⁺, на катоде могут протекать конкурирующие процессы как восстановления катионов, так и выделения водорода, т.е. продуктами электролиза являются и водород, и металл.

Продумайте, как будет протекать процесс электролиза растворов следующих солей: CuSO₄, KCl, KNO₃, CuJ₂.

Дата добавления: 2014-01-04