Wässrige Elektrolyse: Was ist, wie, Übungen

DAS wässrige Elektrolyse ist redox Reaktion nicht spontan das passiert mit dem Durchgang von elektrischer Strom durch eine Lösung von Ionen aufgelöst in Wasser. Um sie gut zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, was Elektrolyse selbst ist. Nachverfolgen!

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Was ist Elektrolyse und wozu dient sie?

Elektrolyse ist die Bezeichnung für die chemische Redoxreaktion, die durch den Durchgang eines elektrischen Stroms auftritt. Diese Reaktion kann auf zwei Arten erfolgen: a Eruptivelektrolyse und der Elektrolyse in wässriger ionischer Lösung. Letzteres interessiert uns in diesem Text.

Bei beiden Elektrolysearten gibt es Ionen, die Unterschied ist, dass im ersten Typ die ionische Verbindung Besetzung und es ist kein Wasser dabei, und im zweiten, wie der Name schon sagt, ist die ionische Verbindung aufgelöst im Wasser.

Elektrolyse ist ein chemischer Prozess, der für Erhalten von chemische Elemente (mögen Metalle, Wasserstoff, Beryllium, Chlor, unter anderem), für die

Verzinkungsprozess, wie Verchromen und Vernickeln, aber auch für elektrolytische Metallreinigung. Wenn Sie neugierig auf dieses Thema sind, lesen Sie unseren Text: Elektrolysekonzept.

Galvanisierungsprozess von metallischen Strukturen in einem Zinkbad.

Wässrige Elektrolyse

Bei der wässrigen Elektrolyse haben wir eine ionische Verbindung in Wasser gelöst, und diese hier Dissoziation oder Ionisation, gibt seine Ionen in die Lösung ab und ermöglicht den Durchgang von elektrischem Strom. Zusätzlich zu den von der ionischen Verbindung freigesetzten Ionen müssen wir die Ionen aus der Wasser-Autoionisation:

H₂O → H⁺ + OH^-

Da für die Elektrolyse elektrischer Strom benötigt wird, sagen wir, dass es sich um a nicht spontaner Prozess. was genau mit dem passiert im Gegensatz zu dem Prozess, der in einem Stapel zu sehen ist, das wiederum die aus einer Reaktion gewonnene chemische Energie in elektrische Energie umwandelt.

Wie kommt es zur wässrigen Elektrolyse?

Wie bereits erwähnt, müssen wir bei der wässrigen Elektrolyse die aus Wasser gewonnene Ionen und der Ionen aus der gelösten Verbindung. Siehe das Beispiel der Dissoziation von Natriumchlorid:

NaCl_(Hier) → In⁺_(Hier) + Cl^-_(Hier)

Die Lösung hat also zwei Kationen (H⁺ und weiter⁺) und zwei Anionen (OH^- und Cl^-). Jedoch unterliegen nur ein Kation und ein Anion einer Oxidations-Reduktion durch die elektrische Entladung. Um zu ermitteln, welcher von beiden betroffen sein wird, haben wir eine Prioritätswarteschlange, unten dargestellt, in aufsteigender Reihenfolge:

- Kationen: Metalle der 1,2- und 13-Familie < H⁺ < andere Metalle

- Anionen: Sauerstoff und F-Anionen^- < OH^- < nicht mit Sauerstoff angereicherte Anionen

Also, zum Beispiel von Elektrolyse in wässriger Lösung von Natriumchlorid, haben wir, dass die H-Ionen⁺ und Cl^- wird eine elektrische Entladung erleiden. Jetzt machen wir das analysieren was an jedem der Pole passiert:

• Kathode und Anode

Bei der Kathode, der Minuspol der Elektrolysezelle, der Elektronen erreichen die Elektrode und dorthin wandern die in der Lösung vorhandenen Kationen. Daher findet hier die Entladung des H-Kations statt.⁺ und deren Reduktion nach folgender Gleichung:

2h⁺ + 2e → H_2(g)

An der Anode, dem Pluspol der Elektrolysezelle, die in der Lösung vorhandenen Kationen Entladen und verlieren ihre Elektronen. Weil es die Priorität des Herunterladens gegenüber dem OH. hat^-, das Cl^- wandert zur Anode, wo es nach folgender Gleichung oxidiert wird:

2Cl^-_(Hier) → 2e + Cl_2(g)

Wir können die allgemeine Gleichung des Elektrolyseprozesses schreiben Addieren der Reaktionen jedes Schrittes des Prozesses: Dissoziation; die Selbstionisierung von Wasser; Kationenreduktion; und die Oxidation des Anions.

NaCl_(Hier) → In⁺_(Hier) + Cl^-_(Hier)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_2(g)

2Cl^-_(Hier) → 2e + Cl_2(g)

Durch Ausbalancieren der Gleichungen und Eliminieren der Elemente, die sich in den Reaktanten und Produkten wiederholen, haben wir:

2NaCl_(Hier) + 2H₂Ö_{(Flüssigkeit.)} → 2Na⁺_(Hier) + 2OH^-_(Hier) + H_2(g) + Cl_2(g)

Bei der Analyse der globalen Gleichung haben wir immer noch die Na-Ionen in Lösung.⁺_(Hier) und oh^-_(Hier), Natronlauge bilden (NaOH), eines der Reaktionsprodukte, neben dem Wasserstoffgas, an der Kathode gebildet, und die Gas Chlor, an der Anode gebildet.

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gelöste Übungen

Frage 01 (UEG) Galvanisieren ist ein Verfahren, das es ermöglicht, einem bestimmten Teil eine metallische Beschichtung zu verleihen. Unten ist eine experimentelle Vorrichtung gezeigt, die eingerichtet wurde, um eine Vernickelung eines Schlüssels zu ermöglichen.

Beim Beschichten des Schlüssels mit Nickel tritt eine X-Reaktion auf, die durch eine Y-Halbreaktion dargestellt wird. In diesem Fall kann das XY-Paar dargestellt werden durch:

a) Reduktion, Ni⁺ + 1e^– → Ni(s)

b) Reduktion, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) Oxidation, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(s)

d) Oxidation, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) Reduktion, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(s)

Auflösung: Buchstabe e". Die in der Lösung vorhandenen Ionen sind: Kationen: Ni²⁺ und H⁺; Anionen: SO₄^2- und oh^-. Für Kationen, Ni²⁺ es hat Vorrang bei der Entladung und erleidet daher eine Reduktion in der Kathode nach der Gleichung: Ni²⁺ + 2e^– → Ni(s).

Frage 02 (FMABC-SP) Betrachten Sie das folgende System, das bei der Reinigung von metallischem Kupfer verwendet wird:

In diesem Prozess:

a) II stellt die Kathode dar, an der die Oxidation stattfindet.

b) II stellt die Anode dar, an der die Reduktion stattfindet.

c) I stellt die Kathode dar, an der die Oxidation stattfindet.

d) I stellt die Kathode dar, an der die Reduktion stattfindet.

e) I stellt die Anode dar, an der die Oxidation stattfindet.

Auflösung: Buchstabe e". Bei der Elektrolyse wird die mit dem positiven Pol des Generators verbundene Elektrode als Anode bezeichnet, und darin verlieren die Anionen Elektronen und werden gemäß der Gleichung oxidiert: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Frage 03 (Fatec-SP) Um einen Stahlring zu verchromen, baute ein Schüler den in der folgenden Abbildung gezeigten Elektrolytkreis mit einer Gleichstromquelle zusammen.

Während des Betriebs der Schaltung ist es richtig zu sagen, dass es auftritt

a) Freisetzung von Chlorgas an der Anode und Ablagerung von metallischem Chrom an der Kathode.

b) Freisetzung von Chlorgas an der Kathode und Ablagerung von metallischem Chrom an der Anode.

c) Freisetzung von Sauerstoffgas an der Anode und Abscheidung von metallischem Platin an der Kathode.

d) Freisetzung von Wasserstoffgas an der Anode und Korrosion des metallischen Platins an der Kathode.

e) Freisetzung von Wasserstoffgas an der Kathode und Korrosion von metallischem Stahl an der Anode.

Auflösung: Buchstabe a". Die in der Lösung vorhandenen Ionen sind: Kationen: Cr³⁺ und H⁺; Anionen: Cl^- und oh^-. Für Kationen Cr³⁺ es hat Vorrang bei der Entladung und wird daher an der Kathode reduziert, gemäß der Gleichung: Cr³⁺ + 3e^– → Cr(s).

Bei Anionen hat Cl- Vorrang bei der Entladung und wird daher an der Anode oxidiert, gemäß der Gleichung: 2Cl^-_(Hier) → 2e + Cl_2(g).

Das heißt, an der Anode (Platinteil) wird Chlorgas Cl. freigesetzt_2, und in der Kathode (Stahlring) die Abscheidung von metallischem Chrom.

Von Victor Ferreira
Chemielehrer

Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm