Задача 686.
Составить уравнения процессов, протекающих при электролизе расплавов NaOH и NiCl2 с инертными электродами.
Решение:
а) Электролиз расплава едкого натра
В расплаве едкого натра содержатся ионы Na+ и OH-:
Ионы натрия восстанавливаются на катоде: NaOH ⇔ Na + + OH — .
На аноде ионы ОН — окисляются с образованием воды и кислорода:
2ОН — — 2 ⇔Н2О + О.
Два атома кислорода, соединяясь друг с другом, образуют молекулу:
Таким образом, процесс окисления ионов ОН — можно выразить уравнением:
4ОН — — 4 ⇔ 2Н2О + О2
Умножив уравнение катодного процесса на четыре, и сложив его с анодным процессом, получим:
4Na + + 4OH — ⇔ 4Na + H2O + O2↑
у катода у анода
Процесс в целом можно выразить уравнением:
Таким образом, при электролизе расплава едкого натра у катода выделяется металлический натрий, а у анода – газообразный кислород и вода.
б) Электролиз расплава соли NiCl2 находятся ионы Ni 2+ и Cl — : NiCl2 ⇔ Ni 2+ + 2Cl — .
В расплаве соли NiCl2 находятся ионы Ni 2+ и Cl — :
Образующиеся ионы никеля восстанавливаются на катоде с образованием металлического никеля:
Ni 2+ + 2 = Ni 0
На аноде будет происходить электролитическое окисление ионов хлора с образованием свободных атомов хлора, которые соединяясь друг с другом, образуют молекулу хлора:
2Cl — — 2 = 2Cl*
Cl* + Cl* = Cl2
Сложив уравнения катодного и анодного процессов, получим суммарное уравнение процесса:
Ni 2+ + 2Cl — = Ni + Cl2↑
у катода у анода
Таким образом, при электролизе расплава соли хлорида никеля (II) на катоде выделяется металлический никель, а на аноде – газообразный хлор.
Задача 687.
Составить схемы электролиза водных растворов Н2SO4, CuCl2, Pb(NO3)2 с платиновыми электродами.
Решение:
а) Электролиз водного раствора Н2SO4
Стандартный потенциал системы: 2Н + + 2 = Н2 равен 0,000 В, что значительно выше, чем в нейтральной среде. Поэтому на катоде будет происходить восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:
2Н2О + 2 = Н2↑ + 2ОН — ,
Поскольку, отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (1,23В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему:
2SO4 2- — 2 = S2O8 2- .
Ионы SO4 2- , движущиеся при электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Умножая уравнение катодного процесса на два и складывая его с уравнением анодного процесса, получаем суммарное уравнение реакции электролиза серной кислоты:
Таким образом, одновременно с выделением водорода у катода и кислорода у анода образуется вода (катодное пространство) и серная кислота (анодное пространство). После приведения членов в обеих частях равенства получим:
2H2O — 4 = 2H2↑ + O2↑ + 4H +
у катода у анода
Вывод:
При электролизе раствора серной кислоты происходит разложение воды на катоде и аноде, в результате чего происходит выделение водорода (в катодном пространстве) и кислорода (в анодном пространстве), а серная кислота остаётся без изменения.
б) Электролиз водного раствора CuCl2
Медь располагается в ряду активности после водорода, поэтому на катоде восстанавливается металл:
Катод (–): Cu 2+ + 2ē = Cu 0
На аноде будет происходить электрохимическое окисление ионов Cl-, приводящее к выделению хлора:
Анод (+): 2Cl – — 2ē = 2Cl – → Cl2↑.
поскольку отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,36 В) значительно выше, чем стандартный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему
Вывод:
Таким образом, при электролизе водного раствора хлорида меди на катоде выделяется медь, на аноде – хлор.
в) Электролиз водного раствора Рb(NO3)2
Рb(NO3)2 – соль средней активности металла и кислородсодержащей кислоты. Стандартный электродный потенциал электрохимической системы:
Pb 2+ + 2 = Pb 0 (-0,13 В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В) незначительно. Поэтому на катоде будет выделяться свинец (2H + /H2) >
0 (Pb 2+ /Pb)):
Pb 2+ + 2 = Pb 0
На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к выделению кислорода:
Ионы NO3 — , движущиеся при гидролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Умножим уравнение катодного процесса на два и сложим его с уравнением анодного процесса, получим суммарное уравнение:
2Pb 2+ + 2H2O = 2Pb + O2↑ + 4H +
у катода у анода
Приняв во внимание, что одновременно происходит накопление ионов NO3 — в анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей форме:
Вывод:
При электролизе водного раствора нитрата свинца на катоде выделяется свинец, на аноде – газообразный кислородрд, в растворе образуется азотная кислота (анодное пространство).
Видео:Электролиз растворов: получение кадмия, никеля, хлора, йода и других. [ChemistryToday]Скачать
Рассмотрим несколько примеров процессов электролиза
Пример 1. Электролиз раствора хлорида никеля (II) NiCl2 с инертными электродами.
Раствор содержит ионы Ni 2+ и Cl – , образующиеся в результате процесса диссоциации соли:
Кроме того, в растворе в ничтожной концентрации содержатся ионы Н + и ОН – , образующиеся при диссоциации молекул воды:
При пропускании тока катионы Ni 2+ и H + перемещаются к катоду (отрицательно заряженному электроду). На катоде протекает процесс восстановления. Принимая от катода по два электрона, ионы Ni 2+ превращаются в нейтральные атомы, выделяющиеся из раствора. Катод постепенно покрывается никелем:
Одновременно анионы Cl – и OH – движутся к аноду (положительно заряженному электроду). На аноде протекает процесс окисления. Так как в первую очередь разряжаются анионы бескислородных кислот, то ионы хлора, достигая анода, отдают ему электроны и превращаются в атомы хлора. В дальнейшем эти атомы, соединяясь попарно, образуют молекулы хлора, покидающие поверхность электрода. У анода выделяется хлор:
2Cl – 2e → .
Складывая уравнения процессов, протекающих на катоде и на аноде с учетом отданных и принятых электронов, получим краткое ионно-молекулярное уравнение процесса электролиза:
Ni + + 2Cl Ni 0 +
.
Молекулярное уравнение процесса электролиза водного раствора хлорида никеля (II) будет иметь вид:
NiCl2 Ni 0 +
.
Пример 2. Электролиз раствора йодида калия KI.
Йодид калия в результате процесса диссоциации находится в растворе в виде ионов К + и I –
Кроме того, в растворе в растворе содержатся ионы Н + и ОН – , образующиеся при диссоциации воды:
При пропускании электрического тока ионы К + и H + передвигаются к катоду, а ионы I и OH – к аноду. Так как калий стоит в ряду напряжений гораздо левее водорода и имеет меньшее значение электродного потенциала, то у катода разряжаются не ионы калия, а катионы водорода из воды. Образующиеся при этом атомы водорода соединяются в молекулы Н2, и, таким образом, у катода выделяется водород:
По мере разряда ионов водорода диссоциируют все новые молекулы воды, вследствие чего у катода накапливаются гидроксильные ионы (освобождающиеся из молекулы воды), а также ионы К + , непрерывно перемещающиеся к катоду. В пространстве у катода образуется раствор КОН и среда становится щелочной.
Одновременно к положительно заряженному аноду перемещаются анионы иода и гидроксила. В первую очередь у анода происходит выделение йода, так как ионы I – разряжаются легче, чем гидроксильные ионы из воды:
Складывая уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде, получим краткое ионно-молекулярное уравнение процесса электролиза:
2H2О + 2I Н2 + I2 + 2ОН .
Полное ионно-молекулярное уравнение процесса электролиза получим добавляя в левую и правую части краткого уравнения недостающие ионы (ионы калия К + ):
2H2О+ 2K + + 2I – Н2 + I2 + 2K + + 2ОН.
Молекулярное уравнение процесса электролиза водного раствора иодида калия будет иметь вид:
2H2О + 2KI Н2 + I2 + 2KОН.
Пример 3. Электролиз раствора сульфата калия K2SO4.
В водном растворе сульфата калия содержатся ионы K + , , образующиеся при диссоциации соли и ионы Н+ и ОН – из воды.
K2SO4 → K + +
Так как ионы K + разряжаются труднее, чем ионы Н + , а ионы , чем ионы ОН – , то при пропускании электрического тока у катода будут разряжаться ионы водорода из воды, у анода – гидроксильные группы из воды, то есть, фактически, будет происходить электролиз воды.
Суммарное уравнение процесса будет иметь вид:
2H2О 2Н2 + O2.
В то же время, вследствие разряда водородных и гидроксильных ионов воды и непрерывного перемещения ионов K + к катоду, а ионов к аноду, у катода образуется раствор щелочи (КОН), а у анода – раствор серной кислоты.
Пример 4. Электролиз раствора сульфата меди с растворимым (активным) медным анодом.
Особым образом протекает электролиз с растворимыми электродами. В этом случае анод изготовлен из того же металла, соль которого находится в растворе. При этом никакие ионы из раствора у анода не разряжаются, а происходит окисление материала самого анода, т.е. сам анод постепенно растворяется, посылая в раствор ионы и отдавая электроны источнику тока.
Образующиеся на аноде катионы меди перемещаются в растворе соли к катоду. Процесс восстановления сводится к выделению меди на катоде:
Количество соли CuSO4 в растворе остается неизменным.
Таким образом, при осуществлении процесса электролиза с растворимыми электродами имеет место перенос материала электрода (в нашем случае меди) с анода на катод.
Видео:хлорид никеля,получениеСкачать
Помогите пожалуйста, хоть чем-нибудь.
1. Какие хим.процессы происходят у катода и анода при электролизе раствора хлорида никеля (II), если анод:
а) угольный
б) никелевый
Напишите уравнение происходящих реакций (пожалуйста)
2.Как протекает электролиз раствора нитрата натрия, если катод и анод сделаны из меди?
3. В раствор хлорида олова (II) погрузили железное изделие и угольный стержень. К каким полюсам аккумулятора надо присоединить эти предметы, чтобы стальное изделие покрылось слоем олова?
4. Изменится ли количество соли при электролизе водных растворов, если анод нерастворимый:
а) KCI; б) Na2CO3; в)Cu(NO3)2 ?
Напишите уравнения реакций (пожалуйста)
🎦 Видео
ЕГЭ ХИМИЯ 2016 Задание 29 Электролиз раствора хлорида никеля Анод Растворимый Часть 12 Видео урокСкачать
уравнения электролизаСкачать
Электролиз. Часть 1. Процесс электролиза, основные закономерности.Скачать
Электролиз. 10 класс.Скачать
Электролиз. Часть 2. Уравнения электролиза расплавов и растворов.Скачать
Электролиз раствора сульфата меди(II)Скачать
Опыты по химии. Электролиз раствора хлорида медиСкачать
Как писать уравнения электролиза? | Химия ЕГЭ 2022 | УмскулСкачать
Все об электролизе и задании 20 за 20 минут | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать
91. Электролиз. Задачи (часть 2)Скачать
Электролиз растворов. 2 часть. 10 класс.Скачать
Задачи по химии. Электролиз 2Скачать
Часть 3-2. Электролиз водных растворов. Примеры решений уравнений (подробно).Скачать
Получение никеляСкачать
Электролиз раствора хлорида калия / electrolysis of potassium chloride solutionСкачать
Опыты по химии. Электролиз раствора сульфата натрияСкачать
Металлы. Тема 39. Электролиз расплавов солей. Видеоопыт «Электролиз раствора хлорида меди»Скачать
Электролиз. Получение хлора, получение свинца. Химия – ПростоСкачать