Водна електролиза: какво е, как, упражнения

НА водна електролиза е редокс реакция не спонтанно което се случва с преминаването на електрически ток чрез решение на йони разтворен в Вода. За да го разберете добре, важно е да знаете какво представлява самата електролиза. Последващи действия!

Вижте също: Какво представлява магматичната електролиза?

Какво е електролиза и за какво е тя?

Електролиза е името, дадено на химичната окислително-възстановителна реакция, която възниква в резултат на преминаването на електрически ток. Тази реакция може да се случи по два начина: а магматична електролиза и електролиза във воден йонен разтвор. Последното представлява интерес за нас в този текст.

И при двата вида електролиза има йони, разлика е, че при първия тип йонното съединение е гласове и няма вода в процеса, а във второто, както се казва в името, йонното съединение е разтворен във вода.

Електролизата е химичен процес, използван за получаване на химични елементи (като метали, водород, берилий, хлор, наред с други), за процес на поцинковане, като хромиране и никелиране, а също и за

електролитно пречистване на метали. Ако ви интересува тази тема, прочетете нашия текст: Концепция за електролиза.

Процес на поцинковане на метални конструкции в цинкова баня.

Водна електролиза

При водна електролиза имаме йонно съединение, разтворено във вода, и това, от дисоциация или йонизация, освобождава своите йони в разтвора, позволявайки преминаването на електрически ток. В допълнение към йоните, отделяни от йонното съединение, трябва да вземем предвид и йоните от автойонизация на водата:

Н₂O → H⁺ + ОН^-

Тъй като има нужда от електрически ток, за да настъпи електролиза, тогава казваме, че е неспонтанен процес. което се случва точно на противно на процеса, наблюдаван в стека, което от своя страна трансформира химическата енергия, получена от реакция, в производството на електрическа енергия.

Как се получава водна електролиза

Както вече казахме, по време на водна електролиза трябва да вземем предвид йони, получени от вода и йони, получени от разтвореното съединение. Вижте примера за дисоциация на натриев хлорид:

NaCl_(тук) → В⁺_(тук) + Cl^-_(тук)

Така че разтворът има два катиона (H⁺ и нататък⁺) и два аниона (OH^- и Cl^-). Само един катион и един анион обаче ще бъдат подложени на окисление-редукция от електрическия разряд. За да определим кой от двамата ще бъде засегнат, имаме a опашка с приоритет, представени по-долу, във възходящ ред:

- Катиони: Метали от семейство 1,2 и 13 +

- аниони: Кислород и F аниони^- -

Така че, за примера на електролиза във воден разтвор на натриев хлорид, имаме, че йони H⁺ и Cl^- ще претърпи електрически разряд. Сега ще направим анализирам на това, което се случва на всеки от полюсите:

• Катод и анод

В катод, отрицателният полюс на електролитната клетка, електроните достигат до електрода и тук катионите, присъстващи в разтвора, мигрират към. Следователно тук се получава разтоварването на катиона Н.⁺ и неговото намаляване, съгласно следното уравнение:

2ч⁺ + 2e → H_{2 (g)}

В анода, положителния полюс на електролитната клетка, катионите, присъстващи в разтвора Разреждат се и губят електроните си. Тъй като има приоритет да се изтегля над OH^-, Cl^- мигрира към анода, където се подлага на окисление съгласно следното уравнение:

2Cl^-_(тук) → 2e + Cl_{2 (g)}

Можем да напишем общото уравнение на процеса на електролиза сумиране на реакциите на всяка стъпка на процеса: дисоциация; самойонизацията на водата; намаляване на катиона; и окислението на аниона.

NaCl_(тук) → В⁺_(тук) + Cl^-_(тук)

Н₂O → H⁺ + ОН^-

2ч⁺ + 2e → H_{2 (g)}

2Cl^-_(тук) → 2e + Cl_{2 (g)}

Балансирайки уравненията и премахвайки елементите, които се повтарят в реагентите и продуктите, имаме:

2NaCl_(тук) + 2Н₂О_{(течност.)} → 2Na⁺_(тук) + 2ОН^-_(тук) + Н_{2 (g)} + Cl_{2 (g)}

Анализирайки глобалното уравнение, ние все още имаме разтворени йони Na.⁺_(тук) и о^-_(тук), образувайки сода каустик (NaOH), един от продуктите на реакцията, в допълнение към водороден газ, образуван при катода, и газ хлор, образуван при анода.

Вижте също:Количествени аспекти на електролизата

решени упражнения

Въпрос 01 (UEG) Поцинковането е процес, който позволява придаване на метално покритие на определено парче. По-долу е показан експериментален апарат, настроен да позволява никелиране на ключ.

В процеса на покриване на ключа с никел ще се получи X реакция, представена от Y полуреакция. В този случай двойката XY може да бъде представена от:

а) редукция, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

б) редукция, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

в) окисление, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

г) окисление, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

д) редукция, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Резолюция: Буква д ". Йоните в разтвора са: катиони: Ni²⁺ и Н⁺; аниони: ТАКА₄^2- и о^-. За катиони Ni²⁺ той има приоритет при разреждането и следователно ще претърпи намаляване на катода, според уравнението: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Въпрос 02 (FMABC-SP) Помислете за следната система, използвана при пречистването на метална мед:

В този процес:

а) II представлява катода, където се получава окисление.

б) II представлява анода, където се получава редукцията.

в) I представлява катода, където се получава окисление.

г) I представлява катода, при който настъпва редукция.

д) I представлява анода, където се получава окисление.

Резолюция: Буква д ". При електролиза електродът, свързан с положителния полюс на генератора, се нарича анод и в него анионите губят електрони и се подлагат на окисление, съгласно уравнението: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Въпрос 03 (Fatec-SP) За да хромира стоманен пръстен, ученик сглоби електролитната верига, показана на следващата фигура, използвайки източник на постоянен ток.

По време на работата на веригата е правилно да се твърди, че тя се появява

а) отделяне на хлорен газ в анода и метален хром в катода.

б) отделяне на хлорен газ при катода и отлагане на метален хром върху анода.

в) отделяне на кислороден газ при анода и отлагане на метална платина върху катода.

г) отделяне на водороден газ при анода и корозия на металната платина при катода.

д) отделяне на водороден газ при катода и корозия на метална стомана при анода.

Резолюция: Буква а". Йоните в разтвора са: катиони: Cr³⁺ и Н⁺; аниони: Cl^- и о^-. За катиони, Cr³⁺ той има приоритет при разреждането и следователно ще претърпи намаляване на катода, съгласно уравнението: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

За анионите Cl- има приоритет при разреждането и следователно ще претърпи окисление в анода, съгласно уравнението: 2Cl^-_(тук) → 2e + Cl_{2 (g).}

Тоест, при анода (платиновата част) ще има освобождаване на хлорен газ Cl_2, и в катода (стоманен пръстен) отлагането на метален хром.

От Виктор Ферейра
Учител по химия

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm