Vodná elektrolýza: co je, jak, cvičení

THE vodná elektrolýza je redoxní reakce ne spontánní k tomu dochází při průchodu elektrický proud prostřednictvím řešení ionty rozpuštěn v Voda. Abychom tomu dobře porozuměli, je důležité vědět, co je to samotná elektrolýza. Následovat!

Podívejte se také: Co je magmatická elektrolýza?

Co je elektrolýza ak čemu slouží?

Elektrolýza je název pro chemickou redoxní reakci, ke které dochází v důsledku průchodu elektrického proudu. K této reakci může dojít dvěma způsoby: a magmatická elektrolýza a elektrolýza ve vodném iontovém roztoku. To druhé nás v tomto textu zajímá.

U obou typů elektrolýzy existují ionty, rozdíl je to, že v prvním typu je iontová sloučenina obsazení a v procesu není žádná voda a ve druhém, jak název napovídá, je iontová sloučenina rozpuštěn ve vodě.

Elektrolýza je chemický proces používaný pro získání chemické prvky (jako kovy, vodík, berylium, chlór, mimo jiné), pro proces galvanizace, jako je chromování a niklování, a také pro elektrolytické čištění kovů. Pokud vás toto téma zajímá, přečtěte si náš text: Koncept elektrolýzy.

Proces galvanizace kovových konstrukcí ve zinkové lázni.

Vodná elektrolýza

Při vodné elektrolýze máme iontovou sloučeninu rozpuštěnou ve vodě, a tuto, o disociace nebo ionizace, uvolňuje své ionty do roztoku a umožňuje průchod elektrického proudu. Kromě iontů uvolňovaných iontovou sloučeninou musíme vzít v úvahu ionty z autoionizace vody:

H₂O → H⁺ + OH^-

Protože existuje potřeba elektrického proudu pro elektrolýzu, řekneme tedy, že je to nespontánní proces. který se stane přesně s na rozdíl od procesu viděného v zásobníku, který zase transformuje chemickou energii získanou z reakce na výrobu elektrické energie.

Jak probíhá vodná elektrolýza

Jak již bylo řečeno, během vodné elektrolýzy musíme vzít v úvahu ionty odvozené od vody a ionty odvozené od rozpuštěné sloučeniny. Viz příklad disociace chloridu sodného:

NaCl_(tady) → V⁺_(tady) + Cl^-_(tady)

Řešení má tedy dva kationty (H⁺ a dál⁺) a dva anionty (OH^- a Cl^-). Avšak pouze jeden kation a jeden anion podstoupí redukci oxidace elektrickým výbojem. Abychom zjistili, které z těchto dvou budou ovlivněny, máme a prioritní fronta, zastoupeny níže, vzestupně:

- Kationy: Kovy rodiny 1,2 a 13 +

- anionty: Kyslík a F anionty^- -

Takže například elektrolýza ve vodném roztoku chlorid sodný, máme H ionty⁺ a Cl^- utrpí elektrický výboj. Nyní uděláme analyzovat toho, co se děje na každém z pólů:

• Katoda a anoda

Na katoda, záporný pól elektrolytického článku, elektrony dosáhnou na elektrodu a právě zde migrují kationty přítomné v roztoku. Proto zde dochází k výboji kationu H.⁺ a jeho redukce podle následující rovnice:

2h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

Na anodě, kladném pólu elektrolytického článku, jsou kationty přítomné v roztoku Vybití a ztráta jejich elektronů. Protože má přednost stahování přes OH^-, Cl^- migruje na anodu, kde prochází oxidací podle následující rovnice:

2Cl^-_(tady) → 2e + Cl_{2 (g)}

Můžeme napsat obecnou rovnici procesu elektrolýzy přidání reakcí každého kroku procesu: disociace; samoionizace vody; redukce kationtů; a oxidaci aniontu.

NaCl_(tady) → V⁺_(tady) + Cl^-_(tady)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

2Cl^-_(tady) → 2e + Cl_{2 (g)}

Vyvažováním rovnic a eliminací položek, které se v reaktantech a produktech opakují, máme:

2NaCl_(tady) + 2 hodiny₂Ó_(kapalný.) → 2Na⁺_(tady) + 2 OH^-_(tady) + H_{2 (g)} + Cl_{2 (g)}

Při analýze globální rovnice máme stále ionty Na v roztoku.⁺_(tady) a oh^-_(tady), tvořící louh sodný (NaOH), jeden z produktů reakce, kromě vodíkový plyn, vytvořený na katodě, a plyn chlór, vytvořený na anodě.

Podívejte se také:Kvantitativní aspekty elektrolýzy

vyřešená cvičení

Otázka 01 (UEG) Galvanické zinkování je proces, který umožňuje nanášení kovového povlaku na konkrétní kus. Níže je zobrazen experimentální přístroj nastavený tak, aby umožňoval niklování klíče.

V procesu potahování klíče niklem dojde k X reakci, představované Y-poloviční reakcí. V tomto případě může být dvojice XY reprezentována:

a) redukce, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) redukce, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oxidace, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oxidace, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) redukce, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Řešení: Písmeno e ". Ionty přítomné v roztoku jsou: kationty: Ni²⁺ a H⁺; anionty: SO₄^2- a oh^-. Pro kationty Ni²⁺ má přednost ve výboji, a proto bude trpět redukcí katody podle rovnice: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (y).

Otázka 02 (FMABC-SP) Zvažte následující systém používaný při čištění kovové mědi:

V tomto procesu:

a) II představuje katodu, kde dochází k oxidaci.

b) II představuje anodu, kde dochází k redukci.

c) I představuje katodu, kde dochází k oxidaci.

d) I představuje katodu, na které dochází k redukci.

e) I představuje anodu, kde dochází k oxidaci.

Řešení: Písmeno e ". Při elektrolýze se elektroda připojená ke kladnému pólu generátoru nazývá anoda a aniony v ní ztrácejí elektrony a podléhají oxidaci podle rovnice: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Otázka 03 (Fatec-SP) K pochromování ocelového prstence sestavil student elektrolytický obvod, který je znázorněn na následujícím obrázku, pomocí zdroje stejnosměrného proudu.

Během provozu obvodu je správné konstatovat, že k němu dochází

a) uvolňování plynného chloru na anodě a kovový chromový nános na katodě.

b) uvolňování plynného chloru na katodě a ukládání kovového chrómu na anodě.

c) uvolňování plynného kyslíku na anodě a ukládání kovové platiny na katodě.

d) uvolňování plynného vodíku na anodě a koroze kovové platiny na katodě.

e) uvolňování plynného vodíku na katodě a koroze kovové oceli na anodě.

Řešení: Písmeno a". Ionty přítomné v roztoku jsou: kationty: Cr³⁺ a H⁺; anionty: Cl^- a oh^-. U kationů Cr³⁺ má přednost ve výboji, a proto bude trpět redukcí na katodě podle rovnice: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Pro anionty má Cl- přednost ve výboji, a proto podstoupí oxidaci na anodě podle rovnice: 2Cl^-_(tady) → 2e + Cl_{2 písm. G).}

To znamená, že na anodě (platinová část) dojde k uvolnění plynného chloru Cl_2, a na katodě (ocelový prstenec) depozice kovového chrómu.

Autor: Victor Ferreira
Učitel chemie

Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm