Чем отличается электролиз раствора от электролиза расплава

Чем отличается электролиз раствора от электролиза расплава

ХиМуЛя.com

Владельцы сайта

• Галина Пчёлкина

Электролиз расплавов и растворов веществ

Электролиз – это окислительно – восстановительные реакции, протекающие на электродах, если через расплав или раствор электролита пропускают постоянный электрический ток.

Катод – восстановитель, отдаёт электроны катионам.

Анод – окислитель, принимает электроны от анионов.

Ряд активности катионов:

Na + , Mg 2+ , Al 3+ , Zn 2+ , Ni 2+ , Sn 2+ , Pb 2+ , H + , Cu 2+ , Ag +

Усиление окислительной способности

Ряд активности анионов:

I – , Br – , Cl – , OH – , NO₃ – , CO₃ 2- , SO₄ 2-

Возрастание восстановительной способности

Процессы, протекающие на электродах при электролизе расплавов

(не зависят от материала электродов и природы ионов).

1. На аноде разряжаются анионы ( A m – ; OH – ), превращаясь в нейтральные атомы или молекулы:

A m – – m ē → A °; 4 OH – – 4ē → O ₂ ↑ + 2 H ₂ O (процессы окисления).

2. На катоде разряжаются катионы ( Me n + , H + ), превращаясь в нейтральные атомы или молекулы:

Me n + + n ē → Me ° ; 2 H + + 2ē → H ₂ 0 ↑ (процессы восстановления).

Процессы, протекающие на электродах при электролизе растворов

Не зависят от материала катода; зависят от положения металла в ряду напряжений

Зависят от материала анода и природы анионов.

Анод нерастворимый (инертный), т.е. изготовлен из угля, графита, платины, золота.

Анод растворимый (активный), т.е. изготовлен из Cu , Ag , Zn , Ni , Fe и др. металлов (кроме Pt , Au )

1.В первую очередь восстанавливаются катионы металлов, стоящие в ряду напряжений после H ₂ :

1.В первую очередь окисляются анионы бескислородных кислот (кроме F – ):

Анионы не окисляются.

Идёт окисление атомов металла анода:

Катионы Me n + переходят в раствор.

Масса анода уменьшается.

2.Катионы металлов средней активности, стоящие между Al и H ₂ , восстанавливаются одновременно с водой:

3.Катионы активных металлов от Li до Al (включительно) не восстанавливаются, а восстанавливаются молекулы H ₂ O :

3.При электролизе растворов щелочей окисляются ионы OH – :

4.При электролизе растворов кислот восстанавливаются катионы H + :

Задание 1 . Составьте схему электролиза расплава бромида натрия. (Алгоритм 1.)

Тема №34 «Электролиз расплавов и растворов»

Электролиз — это окислительно-восстанови­тельный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита.

Электролиз расплавов и растворов

Оглавление

Электролиз расплавленных солей

Электролиз — это окислительно-восстанови­тельный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита.

Рассмотрим процесс электролиза расплава хло­рида натрия. В расплаве идет процесс термической диссоциации:

Под действием электрического тока катионы Na + движутся к катоду и принимают от него элек­троны:

Анионы Cl — движутся к аноду и отдают элек­троны:

Суммарное уравнение процессов:

На катоде образуется металлический натрий, на аноде — газообразный хлор.

Главное, что вы должны помнить: в процессе электролиза за счет электрической энергии осу­ществляется химическая реакция, которая само­произвольно идти не может.
Электролитические диссоциация и ассоциация

Более сложный случай — электролиз растворов электролитов. В растворе соли кроме ионов металла и кислот­ного остатка присутствуют молекулы воды. Поэтому при рассмотрении процессов на электродах не­обходимо учитывать их участие в электролизе.

Для определения продуктов электролиза во­дных растворов электролитов существуют следую­щие правила.

1. Процесс на катоде зави­сит не от материала катода, из которого он сделан, а от положения металла (катио­на электролита) в электрохи­мическом ряду напряжений, при этом, если:

1) катион электролита расположен в ряду напря­жений в начале ряда по Al включительно, то на катоде идет процесс восстановления воды (выделяется водород H₂↑). Катионы металла не восстанавливаются, они остаются в раст­воре;

2) катион электролита находится в ряду напряже­ний между алюминием и водородом, то на ка­тоде восстанавливаются одновременно и ионы металла, и молекулы воды;

3) катион электролита находится в ряду напряже­ний после водорода, то на катоде восстанавли­ваются катионы металла;

4) в растворе содержатся катионы разных метал­лов, то сначала восстанавливается катион ме­талла, стоящий в ряду напряжений правее.

2. Процесс на аноде зависит от материала ано­да и от природы аниона:

1) если анод растворяется (железо, цинк, медь, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона;

2) если анод не растворяется (его называют инер­тным — графит, золото, платина), то:

• при электролизе рас­творов солей бескисло­родных кислот (кроме фторидов) на аноде идет процесс окисле­ния аниона;

• при электролизе рас­творов солей кислород­содержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления воды (выделяется 0₂↑). Анионы не окисляют­ся, они остаются в растворе;

• анионы по их способности окисляться рас­полагаются в следующем порядке:

Попробуем применить эти правила в конкрет­ных ситуациях.

Рассмотрим электролиз раствора хлорида на­трия в случае, если анод нерастворимый и если анод растворимый.

1. Анод нерастворимый (например, графитовый).

В растворе идет процесс электролитической диссоциации:

Учитывая присутствие ионов Na + в растворе, составляем молекулярное уравнение:

(гидроксид натрия образуется в катодном пространстве)

2. Анод растворимый (например, медный):

Если анод растворимый, то металл анода будет окисляться:

Катионы Cu 2+ в ряду напряжений стоят после (Н + ), поэтому они и будут восстанавливаться на ка­тоде.

Концентрация NaCl в растворе не меняется. Рассмотрим электролиз раствора сульфата ме­ди (II) на нерастворимом аноде:

Суммарное ионное уравнение:

Суммарное молекулярное уравнение с учетом присутствия анионов SO₄ 2- в растворе:

(серная кислота образуется в анодном пространстве)

Рассмотрим электролиз раствора гидроксида ка­лия на нерастворимом аноде:

Суммарное ионное уравнение:

Суммарное молекулярное уравнение:

В данном случае, оказывается, идет только электролиз воды. Аналогичный результат получим и в случае электролиза растворов H₂SO₄, NaNO₃, K₂SO₄ и др.

Электролиз расплавов и растворов веществ ши­роко используется в промышленности.

Шпаргалка

Справочный материал для прохождения тестирования:

Что такое электролиз.Чем отличается электролиз расплавов и электролиз растворов

Электро́лиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Анодом при электролизе называется положительный электрод, катодом — отрицательный [1] . Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — (ионы кислотных остатков и гидроксильной группы) — движутся к аноду.

Явление электролиза широко применяется в современной промышленности. В частности, электролиз является одним из способов промышленного получения алюминия, водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорганических соединений [источник не указан 1318 дней] , диоксида марганца [2] , пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование). Также, электролиз является основным процессом, благодаря которому функционирует химический источник тока.

Электролиз находит применение в очистке сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).

Различают электролиз растворов и электролиз расплавов. Оба эти процесса существенно отливчаются друг от друга. Отличие – в наличии растворителя. При электрролизе растворов кроме ионов самого вещества в процессе учавствуют ионы растворителя. При электролизе расплавов – только ионы самого вещества.
Для того, чтобы получить нужный продукт (газ, металл или неметалл), нужно правильно выбрать электрод и раствор электролита.

studopedia.org – Студопедия.Орг – 2014-2020 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Источники:

http://www.sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/11-klass—cetveertyj-god-obucenia/elektroliz
http://www.chem-mind.com/2017/04/23/%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%B0-%E2%84%9634-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B7-%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BE%D0%B2-%D0%B8-%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B2/
http://studopedia.org/8-218896.html