Электролиз расплава NaОН на инертных электродах

Ионный состав расплава: NaOH → Na⁺ + OH^- (сильный электролит)

Электроды: графит С_тв или Pt – не участвуют в реакциях (инертные)

К: Na⁺ + e → Na⁰ |4 только один процесс

А: 4OH^- → O₂↑ + 2H₂O + 4 e только один процесс

4Na⁺+ 4OH^- = 4Na⁰ + O₂↑ + 2H₂O

По закону Фарадея

m -масса полученного на катоде натрия; В_i - выход по току

Выходом по току i- го вещества (В_i) называется доля общего

количества электричества (в%), расходуемая на превращение данного вещества.

Q_i – кол-во электричества, пошедшее на превращение i вещества

Q_o – общее кол-во электричества, прошедшее через электрод

Если отсутствуют потери Q на другие процессы В_Na = 100%

Следует помнить: Q _A =|Q _K |= Q _o

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Последовательность протекания электродных процессов зависит от состава электролита, материала электрода, рН, величины поляризации.

Правила катодного восстановления

На катоде в первую очередь восстанавливаются наиболее сильные окислители,

т.е. идет реакция с более + Е. Если разница потенциалов частиц в приэлектродном слое меньше 1В, возможны два и более процесса.

При электролизе окислители делятся на три группы

1.Окислители Е ⁰_ох < < Е ⁰_Н+/Н2

Ионы Ме I A, II A подгупп, стоящих в ряду напряжения выше и вкл. Al на катоде не восстанавливаются, выделяется только Н₂.

2. Окислители, Е ⁰_ох > Е ⁰_Н+/Н2

Cu²⁺, Ag⁺, Hg²⁺, Au³⁺, Pt-Me, O₂, и т.д. восстанавливаются в первую очередь,

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%

Поиск по сайту: