Пример 1. Составьте электронные уравнения процессов, протекающих на электродах при электролизе раствора и расплава хлорида магния

Составьте электронные уравнения процессов, протекающих на электродах при электролизе раствора и расплава хлорида магния.

Решение.

Электролизом называется окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании электрического тока через раствор или расплав электролита. Процесс электролиза показывают наглядно в виде схемы, которая учитывает диссоциацию электролита, окисление на аноде, восстановление на катоде и образующиеся продукты.

Напишем схему электролиза расплава хлорида магния:

MgCl₂ D Mg²⁺ + 2Cl^–,

катод (-); Mg²⁺; Mg²⁺ + 2= Mg⁰ – восстановление,

анод (+); 2Cl^–; 2Cl^– - 2= Cl⁰₂ – окисление.

При электролизе водных растворов солей нужно учитывать и электролиз молекул воды. Так, на катоде можно ожидать восстановление не только катионов металла, но и ионов водорода по схеме:

1. Meⁿ⁺ + n= Me⁰. (1)

2. 2H⁺ + 2= 2H⁰; 2H⁰ ® H₂. (2Н₂О + 2= Н₂ + 2ОН^–) (2)

Из этих конкурирующих процессов протекает тот, который выгоднее энергетически и для которого больше алгебраическое значение потенциала. Величина потенциала процесса восстановления ионов водорода в нейтральном растворе равна (– 0,41 В). По ряду напряжений металлы, стоящие за водородом, восстанавливаются легче, чем водород. Если значение потенциала металла намного меньше (– 0,41 В), на катоде восстанавливается водород. Это – металлы, стоящие в ряду напряжений от начала до алюминия включительно. Они из водных растворов не восстанавливаются. Если потенциал металла близок к (– 0,41 В), то возможно одновременное протекание (1) и (2) процессов (по ряду напряжений - это металлы от алюминия до водорода).

На аноде, если имеется несколько конкурирующих процессов, окисление протекает в последовательности:

Анионы бескислородных кислот (кроме F), например,

A^n– - n= А⁰.

2. Электрохимическое окисление воды по схеме

2H₂O - 4= O₂ + 4H⁺.

3. При очень высоких потенциалах разложения возможно окисление остатков кислородсодержащих кислот, например,

4NO₃^– - 4=2N₂O₅ + O₂; 2SO₄^2– - 2= 2SO₃ + O₂.

Напишем схему электролиза раствора хлорида магния:

MgCl₂ D Mg²⁺ + 2Cl^–,

H₂O D H⁺ + OH^–.

катод (-); Mg²⁺; H⁺; 2H⁺ + 2= H₂ – восстановление,

анод (+); OH^–; Cl^–; 2Cl^– - 2= 2Cl⁰ ® Cl₂ – окисление,

в растворе - Mg²⁺ + 2OH^– = Mg(OH)₂.

Дата добавления: 2014-10-31