Электролиз растворов электролитов с растворимым анодом

KatAn → Kat⁺ + An^‾

Катод: (вос-е) Анод: (ок-е)

Kat⁺;Н⁺(Н₂О) An^‾; ОН‾(Н₂О)

Возможные процессы:

Katⁿ⁺ + nē → Kat⁰ An^n‾ - nē → An⁰

2Н⁺ + 2ē → Н₂⁰ 4ОН‾ - 4ē → О₂⁰ + 2Н₂О

Ме⁰ – nē → Meⁿ⁺

(растворимый анод)

Выводы:

1. В этом случае в качестве анода используется металл, который сам и окисляется на аноде, и затем восстанавливается на катоде.

2. Находит широкое применение для получения металлических покрытий (никелирование, хромирование и т.д.), для очистки металла от примесей других металлов (получение электролитической меди).

РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ: “ЭЛЕКТРОЛИЗ”

Задача № 1

Какие процессы происходят на электродах при электролизе раствора Na₂SO₄, рН = 7, электроды угольные.

Na₂SO₄ → 2 Na⁺ + SO₄^2‾

Катод – вос-е Анод – ок-ие

Na⁺;Н⁺(Н₂О) SO₄^2‾; ОН‾(Н₂О)

Возможные процессы:

Na⁺ + ē → Na⁰ 2SO₄^2‾ - 2ē → S₂O₈^2-

2Н₂О + 2ē → Н₂⁰ + 2 ОН‾ 2Н₂О - 4ē → О₂⁰ + 4Н⁺

φ^р _Na⁺_/Na = - 2,71 В (табл.А.1) φ^р 2SO₄^2-/S₂O₈^2- = + 2,05В (табл. Б.1)

φ^р 2Н⁺/Н₂ = - 0,059·рН - η^Н2 φ^рО_2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + η^О2

^{К(С) А(С)}

η^Н2 = 0 (табл. Г.1) η^О2 = 1,17

^{К(С) А(С)}

φ^р 2Н⁺/Н₂ = - 0,059·7 – 0 = - 0,41В φ^рО_2/ОН‾ = 1,23 – 0,059·7+1,17 = 1,987В

φ^р 2Н⁺/Н₂ > φ^р _Na⁺_/Na=> выделяется φ^р 2SO₄^2-/S₂O₈² > φ^рО_2/ОН‾ => окисляется

только водород из воды; только кислород из воды;

около катода ионы ОН‾ - среда около анода ионы Н⁺ - среда кислая

щелочная

2Н₂О + 2ē → Н₂⁰ + 2 ОН‾ 2Н₂О - 4ē → О₂⁰ + 4Н⁺

Na₂SO₄ + 2 H₂O → 2H₂↑ + O₂↑ + Na₂SO₄

(K) (A)

2 H₂O → 2H₂↑ + O₂↑

(K) (A)

Задача № 2

Какие процессы происходят на электродах при электролизе раствора CuSO₄, рН=6 (К: С, А: Сu).

CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄^2‾

Катод: вос-ие Анод: ок-ие

Cu²⁺; Н⁺(Н₂О) SO₄^2‾; ОН‾(Н₂О); Cu⁰

Возможные процессы:

Cu²⁺ + 2ē → Cu⁰ 2SO₄^2‾ - 2ē → S₂O₈^2-

2Н₂О + 2ē → Н₂⁰ + 2 ОН‾ 2Н₂О - 4ē → О₂⁰ + 4Н⁺

Cu⁰ - 2ē → Cu²⁺

φ^р _Cu²⁺_/Cu⁰ = + 0,34В (табл. А.1) φ^р _Cu²⁺_/Cu⁰ = + 0,34В

φ^р 2Н⁺/Н₂ = - 0,059·рН - η^Н2 φ^рО_2/ОН‾ = 1,23 – 0,059 · рН + η^О2

^{К(С) А(С)}

φ^р 2SO₄^2-/S₂O₈^2- = + 2,05В (табл. Б.1)

η^Н2 = 0 (табл. Г.1) η^О2 = 1,05

^{К(С) А(Сu)}

φ^р 2Н⁺/Н₂ = - 0,059·6 – 0 = - 0,354В φ^рО_2/ОН‾ = 1,23 – 0,059·6+1,05 = 1,926В

φ^р 2Н⁺/Н₂ < φ^р _Cu²⁺_/Cu⁰=> восстанавли- φ^р 2SO₄^2-/S₂O₈² > φ^рО_2/ОН‾ > φ^р _Cu²⁺_/Cu⁰ =>

вается медь окисляется сам анод (медный)

Cu²⁺ + 2ē → Cu⁰ Cu⁰ - 2ē → Cu²⁺

Около катода ионы Н⁺ - среда кислая Около анода ионы ОН^‾ - среда щел-ая

СuSO₄ + 2 H₂O + Cu → Cu⁰ + Cu²⁺ + H₂SO₄ + 2OH‾

(К) (A)