Elektrolysekonzept, Typen und gelöste Aufgaben

Elektrolyse es ist ein nicht-spontaner, d. h. nicht natürlich vorkommender Prozess, bei dem durch eine elektrische Entladung in in Wasser geschmolzenen oder gelösten Verbindungen Stoffe gebildet werden. Bei diesem Vorgang erreicht ein elektrischer Strom einen Glasbehälter (Elektrolysetank), der zwei inerte Elektroden hat (die nicht leiden oder Oxidation Noch die Ermäßigung) aus Graphit oder Platin gebildet. Diese Elektroden sind an eine Stromquelle angeschlossen (normalerweise a Schlagzeug) und in ein geschmolzenes oder in Wasser gelöstes Salz oder eine Base getaucht. Genau wie die Batterie, Elektrolyse hat eine Kathode (wo Reduktion auftritt) und eine Anode (wo Oxidation auftritt).

Zusammenfassung

• Die Elektrolyse ist ein nicht-spontaner Prozess;

• Es können einfache oder zusammengesetzte Stoffe gebildet werden;

• Es kann bei einem geschmolzenen gelösten Stoff auftreten (magmatische Elektrolyse);

• Es kann mit einem in Wasser gelösten gelösten Stoff auftreten (wässrige Elektrolyse);

• Ein Kation wird immer an der Kathode reduziert;

• An der Anode wird ein Anion immer oxidiert.

Auch sehen:Gewinnung von Aluminium durch Elektrolyse

Darstellung der Komponenten eines Elektrolytbehälters

Arten der Elektrolyse

Es ist eine Elektrolyse, die auftritt, wenn eine elektrische Entladung an einer geschmolzenen ionischen Verbindung durchgeführt wird. Die ionische Verbindung wird durch eine ionische Bindung gebildet, wie z Salz- oder ein Base anorganisch. Wenn wir von geschmolzener Verbindung sprechen, beziehen wir uns wiederum auf die Verbindung, die von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht.

- Beispiel einer magmatischen Elektrolyse

Bei der Fusion von Kaliumchlorid (KCl) durchläuft dieses Salz den Dissoziationsprozess und setzt das Kaliumkation (K⁺) und das Jodid-Anion (l^-).

Dissoziationsgleichung für Kaliumchlorid

Wenn der elektrische Strom mit diesen Ionen in der Elektrolysezelle ankommt, wird das Kaliumkation reduziert, wodurch metallisches Kalium (K) gebildet wird, und das Jodidanion wird oxidiert und bildet festes Jod (I₂).

Gleichung zur Bildung von festem Kalium

Gleichung zur Bildung von festem Jod

Es handelt sich um eine Elektrolyse, die auftritt, wenn die elektrische Entladung an einer wässrigen Lösung (mit Wasser) durchgeführt wird, die von einem Salz oder einer anorganischen Base gebildet wird.

- Beispiel einer wässrigen Elektrolyse

Wenn wir Natriumchlorid in Wasser auflösen, dissoziiert es und das Wasser wird ionisiert:

Wasserionisations- und Natriumchlorid-Dissoziationsgleichungen

Als Natriumkation (Na⁺) gehört zur IA-Familie, das Hydronium-Kation (H⁺) durchläuft die Entladung und wird reduziert, wobei Wasserstoffgas (H₂).

Gleichung zur Bildung von Wasserstoffgas

Als Chlorid (Cl^-) ist nicht mit Sauerstoff angereichert (hat keinen Sauerstoff) und ist kein Fluorid (F^-), wird es abgeführt, oxidiert und bildet Chlorgas (Cl₂).

Chlorgasbildungsgleichung

Selektive Ionenentladung

Während eines Elektrolyseprozesses in einem wässrigen Medium (Lösung aus Wasser und einem gelösten Stoff) haben wir immer zwei Kationen: Hydronium, das aus Wasser stammt, und jedes andere, das aus Salzdissoziation (ein Beispiel für einen gelösten Stoff). Wir werden auch zwei Anionen haben: das Hydroxyl, das aus Wasser stammt, und ein weiteres, das aus Salz stammt.

Ionen aus Wasserionisation und Salzdissoziation

- Selektive Entladung für Kationen und Anionen

• Wenn das Kation des gelösten Stoffes zur IA-, IIA- oder IIIA-Familie gehört, ist das Hydronium (H⁺) wird reduziert;

• Wenn das aus dem gelösten Stoff stammende Kation nicht zu den oben genannten Familien gehört, wird es reduziert.

• Wenn das Anion des gelösten Stoffes Sauerstoff in seiner Zusammensetzung hat oder ein Fluorid ist (F^-), das Hydroxid (OH^-) wird oxidiert;

• Wenn das Anion aus dem gelösten Stoff nicht die obigen Eigenschaften aufweist, wird es oxidiert.

Es ist bekannt, dass Wasser die Fähigkeit hat, sich selbst zu ionisieren und Hydroniumionen (H⁺) und Hydroxid (OH^-), aber diese Ionisation ist ziemlich begrenzt. Diese Tatsache wird durch die Ineffizienz von reinem Wasser beim Leiten von elektrischem Strom belegt.

Sowie Elektrolyse beinhaltet elektrische Entladung, um die Elektrolyse von Wasser durchzuführen, ist es notwendig, einen gelösten Stoff aufzulösen, der was die selektive Entladung von Hydronium und Hydroxid begünstigt (wie im Thema Entladung selektiv).

Wenn wir Natriumsulfat (Na₂NUR₄), zum Beispiel haben wir die Natriumkationen in der Mitte (Na⁺) und Hydronium (H⁺), sowie Hydroxid-Anionen (OH^-) und Sulfat (SO₄^-2). Wenn also der elektrische Strom im Elektrolyttank ankommt:

• das Hydronium wird reduziert, da das Natrium zur IA-Familie gehört;

Gleichung zur Bildung von Wasserstoffgas

• das Hydroxid wird entladen und oxidiert, da das Sulfat Sauerstoff in seiner Zusammensetzung enthält.

Gleichung zur Bildung von Sauerstoffgas

Da die beiden aus dem Wasser stammenden Ionen (Kation und Anion) entladen wurden, sagen wir, dass die Elektrolyse des Wassers stattgefunden hat.

Auch sehen: Quantitative Aspekte der Elektrolyse

• Herstellung einfacher Stoffe wie Wasserstoffgas (H₂), Sauerstoffgas (O₂) usw.;

• Herstellung von Verbundstoffen wie Natronlauge (NaOH), Schwefelsäure (H₂NUR₄) usw;

• Beschichten eines Teils mit einem bestimmten Metall wie Kupfer (Kupfer) und Gold (Vergoldung);

• Verwenden Sie diese Option, um ein bestimmtes Metall aus Ihrem Erz zu entfernen.

Gelöste Übungen zur Elektrolyse

Beispiel 1 - (Vunesp) Eine wässrige Lösung von CuCℓ₂ wird einer Elektrolyse unter Verwendung von Platinelektroden unterzogen. Die richtige Aussage lautet:

a) Cu-Ionenreduktion erfolgt an der Kathode²⁺.

b) Cu-Ionenoxidation erfolgt an der Anode²⁺.

c) An der Kathode entsteht Chlorgas.

d) Ein Teil der Platinanode löst sich auf und bildet Pt²⁺.

e) Die Produkte dieser Elektrolyse wären anders, wenn die Elektrolyse von CuCl₂ waren feurig (Fusion).

a) Richtig. Wenn CuCl₂ in Wasser gelöst ist, haben wir die Hydronium-Kationen (H⁺) und Kupfer II (Cu⁺²). Da das Kupfer-II-Kation nicht zu den Familien IA, IIA und IIIA gehört, wird es reduziert.

b) Falsch, da das Chloridanion (Cl) an der Anode oxidiert wird^-), das keinen Sauerstoff in seiner Zusammensetzung hat und kein Fluorid ist (F^-).

c) Falsch, da die Reduktion des Kupfer-II-Kations an der Kathode erfolgt, daher kommt es zur Bildung des Kupfermetalls.

d) Falsch, da Platin- oder Graphitelektroden bei der Elektrolyse nur Strom leiten, nehmen sie nicht am Prozess teil.

e) Falsch, da die magmatische Elektrolyse von Kupfer-II-Chlorid (CuCl₂) würde genau die gleichen Produkte wie das wässrige darstellen, da die vorhandenen Ionen Kupfer II (Cu⁺²) und das Chlorid (Cl^-1).

Beispiel 2- (UFRN) Betrachten Sie die folgenden Systeme:

ICH. Geschmolzenes Natriumchlorid;

II. wässrige Natriumchloridlösung;

III. geschmolzenes Natriumhydroxid;

IV. Wässrige Natriumhydroxidlösung.

Diejenigen, die Natrium liefern können, wenn sie einer Elektrolyse unterzogen werden, sind:

a) nur I und II.

b) nur I und III.

c) nur II und IV.

d) nur III und IV.

e) I, II, III und IV.

Die Systeme, die metallisches Natrium als Produkt an der Kathode liefern, sind I und III.

I- Das einzige im Medium vorhandene Kation ist das Natriumkation, daher kann nur es reduzieren und metallisches Natrium bilden.

II- Dieses System bietet keine metallisches Natrium, weil das Natriumchlorid in Wasser gelöst wurde, so dass in der Mitte Natriumkationen (Na⁺) und Hydronium (H⁺) - das ist derjenige, der die Reduktion erleidet, da Natrium zur IA-Familie gehört.

III- Das einzige im Medium vorhandene Kation ist das Natriumkation (da das Material einer Fusion unterzogen wurde), daher wird nur es reduziert und bildet metallisches Natrium;

IV- Dieses System bietet keine metallisches Natrium, weil das Natriumhydroxid in Wasser gelöst wurde, also in der Mitte das Vorhandensein von Natriumkationen (Na⁺) und Hydronium (H⁺) - das ist derjenige, der die Reduktion erleidet, da Natrium zur IA-Familie gehört.

Von mir. Diogo Lopes Dias