Основні напрями застосування електролізу

Електроліз широко застосовується у металургійній та хімічній промисловості. Електролізом розплавів одержують лужні, лужноземельні метали та алюміній. Електролізом водних розчинів солей одержують цинк, кадмій, мідь та деякі інші метали.

Електрохімічне рафінування використовують для одержання чистих металів (міді, цинку, нікелю, золота, олова, свинцю, срібла). За цим методом із технічного металу виготовляють розчинні аноди. Під час проходження постійного електричного струму аноди розчиняються, катіони металу переходять у розчин і виділяються у вигляді очищеного металу на катоді. Домішки залишаються нерозчинними (анодний шлам) або переходять у розчин, з якого періодично чи безперервно вилучаються.

Процеси електроосадження використовують для покриття поверхні одного металу іншим. Гальваностегія – нанесення металевих покриттів з різною метою: захист від корозії, зміцнення поверхні, відновлення розмірів деталей (реставраційний ремонт), підвищення електропровідності та магнітних характеристик, а також декоративне, антифрикційне значення. Найпоширенішими процесами є цинкування, нікелювання, міднення, хромування, кадміювання, лудження (покриття оловом). В гальваностегії катодом є виріб, який вкривають, а анодом – той самий метал, що осаджується на катоді.

Гальванопластика – виготовлення і розмноження копій деталей високої точності, відтворення макро- і мікрогеометричного рельєфу (матриці для грамплатівок, друкарські стереотипи, кліше, валки для тиснення шкір, тканин і фольги, копії з творів мистецтва тощо).

Електрохімічне обробка металів – метод формоутворення виробів з металів будь-якої міцності й твердості, які важко піддаються механічній обробці.

Електромеханічне шліфування і заточування інструментів.

Одержання ряду хімічних сполук: гідроген пероксиду, калій перманганату, калій хлорату тощо.

Розв’язання типових задач і вправ

Приклад 1. Як відбувається електроліз водного розчину калій сульфату з інертним анодом?

Розв’язання

Спочатку потрібно порівняти електродні потенціали двох конкуруючих окисників на катоді. Електродний потенціал калію ( ) значно більш негативний, ніж потенціал водневого електрода в нейтральному середовищі (–0,41 В). З двох окисників на катоді розряджатиметься той, в якого потенціал більший. Отже, на катоді будуть відновлюватися йони Гідрогену з води, а йони K⁺ накопичуються в розчині катодного простору. На аноді з двох відновників оксигеновмісного аніона SO (  = 2,01 В) і H₂O (  = 1,23 В) розряджатиметься той, в якого потенціал менший. На аноді відбувається окиснення води, а йони SO накопичуються в анодному просторі. Схема електролізу розчину калій сульфату:

K₂SO₄ ⇄ 2K⁺ + SO

Катод (–) Анод (+)

2K⁺ SO

2H₂O + 2ē = 2OH^– + H₂↑ 2H₂O = 4H⁺ + O₂↑ +  4ē.

Помноживши рівняння катодного процесу на два і склавши його з рівнянням анодного процесу, з урахуванням наявності йонів K⁺ і SO у відповідних електродних просторах, отримаємо сумарне рівняння електролізу:

2K₂SO₄ + 6H₂O  2H₂↑ + 4КOH + O₂↑ + 2H₂SO₄.

Приклад 2. Складіть схему електролізу розчину купрум (ІІ) хлориду з інертними електродами.