По закону Фарадея

Н2 не выделяется

3. Окислители Е ⁰_ох - Е ⁰_Н+/Н2 < 1

Ионы Sn²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺ и др., стоящие в ряду напряжения между Al и Н_2.. Два процесса: Меⁿ⁺ + ne → Me⁰, 2H⁺ + 2 e → H₂

Правила анодного окисления

в первую очередь окисляются наиболее сильные восстановители, т.е.идет реакция, потенциал которой наименьший

если разница потенциалов частиц в приэлектродном слое меньше 1В, возможны два и более процесса.

Ионы SO₄^2-, NO₃^-, NO₂^-, CO₃^2-, PO₄^3- (анионы кислородсодержащих кислот) на аноде не окисляются!!!

В случае электролиза раствора Na₂SO₄ (электроды Pt)

[- K]: 2Н⁺ + 2 е → Н₂↑

[+A]: 4ОН^- → О₂ ↑ + 2Н₂О + 4 е один процесс на аноде

В случае электролиза раствора NaCl (электроды Pt)

[- K]: 2Н⁺ + 2 е → Н₂↑

[+A]: 4ОН^- → О₂ ↑ + 2Н₂О + 4 е два процесса на аноде

2Cl^- → Cl₂ ↑ + 2 е

Задача.

Рассмотрите электролиз раствора Na₂SO₄на растворимых Ni-электродах. Напишите уравнения процессов электролиза. Рассчитайте массы и объемы выделившихся газов (приведенные к н.у.), которые образуются на электродах за 0,2 часа при токе 5А. В_i (О₂)=60%.

Решение.Ионный состав раствора:

Na₂SO_{4 ж} → 2Na⁺_p + SO₄^2-_p

Н₂О_ж ↔ Н⁺_р + ОН^-_р

(соль образована сил. осн. и сильн. кислотой нет гидролиза)рН = 7

Равновесные потенциалы возможных электродных процессов

[- K]: Е⁰_{Na+/ Na} = - 2,9 В Е^р_Н+/Н2 = - 0,059рН = -0,41 В

[+A]: SO₄^2- - не окисляется, Е^р_О2/ОН- =1,23-0,059рН=0,82 В

Е⁰_{Ni2+/ Ni} = - 0,025 В Þ ∆ E < 1 Þ два процесса

[- K ]: 2Н⁺ + 2 е → Н₂↑ 100%

[+A]: 4ОН^- → О₂ ↑ + 2Н₂О + 4 е 60%

Ni⁰ → Ni²⁺ + 2 e 40%

г

г

Рассчитаем объем (при н.у. 1 моль газа V⁰_m = 22,4 л)

л

л

Применение электролиза

Гальванотехника включает гальваностегию и гальванопластику

1. Гальваностегия – нанесение металлических покрытий на поверхность изделия путем электролиза (никелирование, меднение, хромирование и др.)

. Электролит – водный раствор соли металла, кот. наносят.

Изделие Þ катод Анод Þ металл покрытия

[+A]: Ме_покр → Меⁿ⁺_р-р + n e

[- K]: Меⁿ⁺_р-р + n e → Ме_покр

· Защита от коррозии

· Защитно-декоративное

· Повышение электропроводности

· Повышение твердости и износостойкости

· Получение магнитных пленок

· Уменьшение коэффициента трения

· Улучшение способности к пайке

· Улучшение отражательной способности поверхности

Пример.Электрохимическое никелирование.

Напишите уравнения катодного и анодного процессов. Предложите материал анода и электролит. Обоснуйте выбор.

Рассчитайте массу и толщину никелевого покрытия на стальном изделии поверхностью 1 м² и изменение массы и толщины Ni -анода поверхностью 1 м² при э/х никелировании в течение 1 ч из водного раствора на основе NiSO₄, если катодная плотность тока – 100 А/м², а анодная – 50 А/м². Выход по току Ni на катоде – 80%, а на аноде – 90%. Плотность Ni ρ=8,9 г/см³. (Гидролизом пренебречь, рН≈7).

Дата добавления: 2014-10-31