Пример 6. Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе раствора сульфата натрия с инертным анодом и разделенным катодным и анодным пространством

Пример 5

Написать уравнения процессов, происходящих при электролизе раствора сульфата натрия с инертным анодом и разделенным катодным и анодным пространством.

Решение. В растворе сульфата натрия будет происходить диссоциация согласно уравнению

Na₂SO₄ = Na⁺ + SO₄^2–.

К отрицательному электроду (катоду) будут подходить ионы натрия и воды. Так как стандартный электродный потенциал системы

Na⁺ + 1 е ^– = Na⁰

значительно отрицательнее потенциала водородного электрода, то согласно правилам электролиза (табл. 9.6.1) на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, а ионы натрия Na⁺, приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему части раствора.

На аноде (табл. 9.6.2) будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода, так как стандартный электродный потенциал реакции окисления воды ниже, чем стандартный потенциал окисления сульфат ионов. Ионы SO₄^2–, движущиеся при электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве.

Таким образом, будут протекать следующие реакции:

Катод (–):	2H2O + 2 e ^– → H2 + 2OH^–,
Анод (+):	2H2O – 4 e ^– → O2 + 4H^+.

Складывая катодные и анодные процессы и умножая левую и правую части катодного процесса на 2, получаем суммарное уравнение

6H₂O → 2H₂ + 4OH^–+ O₂ + 4H⁺.

Одновременно происходит накопление ионов Na⁺ в катодном пространстве и SO₄^2–в анодном пространстве. Таким образом, одновременно с выделением водорода и кислорода образуется гидроксид натрия в катодном пространстве и серная кислота в анодном пространстве.

Ток силой 3 А проходит через раствор электролита СuSO₄ за 30 мин. Определить массу выделившегося металла. Записать электродные процессы.

Решение. Согласно правилам электродных процессов при электролизе сульфата меди будут протекать следующие реакции:

Катод (–):	Cu^+2+ 2 e ^– → Cu^0,
Анод (+):	2H2O – 4 e ^– → O2 + 4H^+.

Закон Фарадея (9.6.2) для меди, выделяющейся на катоде, будет выглядеть следующим образом:

= 1,51 г.

Дата добавления: 2014-11-06