Veeline elektrolüüs: mis on, kuidas, harjutused

THE vesilahuse elektrolüüs on redoksreaktsioon mitte spontaanne mis toimub koos elektrivool lahenduse kaudu ioonid aastal lahustunud Vesi. Selle mõistmiseks on oluline teada, mis on elektrolüüs ise. Jälgi!

Vaadake ka: Mis on tardelektrolüüs?

Mis on elektrolüüs ja milleks see on vajalik?

Elektrolüüs on keemilise redoksreaktsiooni nimi, mis tekib elektrivoolu läbimisel. See reaktsioon võib toimuda kahel viisil: a tardelektrolüüs ja elektrolüüs ioonilahuses. Viimane pakub meile selles tekstis huvi.

Mõlemas elektrolüüsitüübis on ioonid erinevus on see, et esimese tüübi korral on ioonne ühend valatud ja sellel pole vett protsessis ning teises, nagu nimigi ütleb, on ioonne ühend lahustunud vees.

Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)

Elektrolüüs on keemiline protsess, mida kasutatakse hankimine keemilised elemendid (nagu metallid, vesinik, berüllium, kloor(muu hulgas) tsingimisprotsessnagu kroomimine ja nikeldamine ning ka metallide elektrolüütiline puhastamine. Kui olete selle teema vastu uudishimulik, lugege meie teksti: Elektrolüüsi kontseptsioon.

Metallkonstruktsioonide tsingimine tsinkvannis.

Elektrolüüs vesilahuses

Vesilahuselises elektrolüüsis on meil vees lahustatud ioonne ühend ja see dissotsiatsioon või ionisatsioon, vabastab oma ioonid lahusesse, võimaldades elektrivoolu läbimist. Lisaks ioonse ühendi poolt eralduvatele ioonidele peame arvestama ka ioonidega vee autoionisatsioon:

H₂O → H⁺ + OH^-

Kuna elektrolüüsi tekkimiseks on vaja elektrivoolu, ütleme siis, et see on a mittespontaanne protsess. mis juhtub täpselt vastupidiselt virnas nähtavale protsessile, mis omakorda muudab reaktsioonist saadud keemilise energia elektrienergia tootmiseks.

Kuidas toimub vesilahus

Nagu juba öeldud, peame elektrolüüsi käigus arvestama vesilahusega veest saadud ioonid ja lahustunud ühendist saadud ioonid. Vaadake naatriumkloriidi dissotsiatsiooni näidet:

NaCl_(siin) → Sisse⁺_(siin) + Cl^-_(siin)

Seega on lahusel kaks katiooni (H⁺ ja edasi⁺) ja kaks aniooni (OH^- ja Cl^-). Elektrilahendusega oksüdeerub-redutseeritakse siiski ainult üks katioon ja üks anioon. Et tuvastada, millist neist kahest mõjutada, on meil a prioriteetne järjekordesindatud allpool kasvavas järjekorras:

- Katioonid: 1,2 ja 13 perekonna metallid +

- anioonid: Hapnik ja F anioonid^- -

Niisiis, näiteks elektrolüüs vesilahuses naatriumkloriid, meil on H-ioonid⁺ ja Cl^- saab elektrilahenduse. Nüüd teeme analüüsima igas pooluses toimuvast:

• Katood ja anood

Juures katood, elektrolüütilise elemendi negatiivne poolus, elektronid jõuavad elektroodini ja siia rändavad lahuses esinevad katioonid. Seetõttu toimub siin H-katiooni tühjenemine.⁺ ja selle redutseerimine vastavalt järgmisele võrrandile:

2h⁺ + 2e → H_{2 g)}

Anoodil, elektrolüütilise elemendi positiivsel poolusel, lahuses esinevatel katioonidel Voolata ja kaotada oma elektronid. Sest selle prioriteet on OH-i kaudu allalaadimine^-, Cl^- migreerub anoodile, kus see oksüdeerub vastavalt järgmisele võrrandile:

2Cl^-_(siin) → 2e + Cl_{2 g)}

Saame kirjutada elektrolüüsiprotsessi üldise võrrandi liites iga etapi reaktsioonid protsessi eraldamine; vee eneseioniseerimine; katiooni vähendamine; ja aniooni oksüdatsioon.

NaCl_(siin) → Sisse⁺_(siin) + Cl^-_(siin)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_{2 g)}

2Cl^-_(siin) → 2e + Cl_{2 g)}

Võrrandite tasakaalustamiseks ja reaktiivides ja saadustes korduvate üksuste kõrvaldamiseks on meil:

2NaCl_(siin) + 2H₂O_(vedel.) → 2Na⁺_(siin) + 2OH^-_(siin) + H_{2 g)} + Cl_{2 g)}

Globaalse võrrandi analüüsimisel on meil Na-ioonid endiselt lahuses.⁺_(siin) ja oh^-_(siin), moodustades seebikivi (NaOH), üks reaktsiooni produktidest, lisaks vesinikgaas, mis on moodustatud katoodi juures, ja gaas kloor, moodustunud anoodi juures.

Vaadake ka:Elektrolüüsi kvantitatiivsed aspektid

lahendatud harjutused

Küsimus 01 (UEG) Tsingimine on protsess, mis võimaldab anda konkreetsele tükile metallkatte. Allpool on näidatud katseseade, mis on loodud võtme nikeldamise võimaldamiseks.

Võtme nikliga katmise protsessis toimub X-reaktsioon, mida tähistab Y poolreaktsioon. Sellisel juhul võib XY paari tähistada järgmiselt:

a) redutseerimine, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) redutseerimine, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oksüdatsioon, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oksüdatsioon, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) redutseerimine, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Resolutsioon: Täht e ". Lahuses sisalduvad ioonid on järgmised: katioonid: Ni²⁺ ja H⁺; anioonid: NII₄^2- ja oh^-. Katioonide jaoks Ni²⁺ sellel on prioriteet heites ja seetõttu väheneb katood vastavalt võrrandile: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (d).

Küsimus 02 (FMABC-SP) Mõelge järgmisele metallvase puhastamisel kasutatavale süsteemile:

Selles protsessis:

a) II tähistab katoodi, kus toimub oksüdeerumine.

b) II tähistab anoodi, kus reduktsioon toimub.

c) I tähistab katoodi, kus toimub oksüdeerumine.

d) I tähistab katoodi, mille juures reduktsioon toimub.

e) I tähistab anoodi, kus toimub oksüdeerumine.

Resolutsioon: Täht e ". Elektrolüüsil nimetatakse generaatori positiivse poolusega ühendatud elektroodi anoodiks ja selles kaotavad anioonid elektrone ja oksüdeeruvad vastavalt võrrandile: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Küsimus 03 (Fatec-SP) Terasest rõnga kroomimiseks pani õpilane alalisvooluallika abil kokku järgmisel joonisel näidatud elektrolüütilise vooluahela.

Vooluahela töö ajal on õige öelda, et see toimub

a) kloorgaasi eraldumine anoodil ja metallkroomi sadestumine katoodil.

b) kloorgaasi eraldumine katoodil ja metallkroomi sadestumine anoodile.

c) hapniku gaasi eraldumine anoodil ja metallilise plaatina sadestumine katoodile.

d) vesinikgaasi eraldumine anoodil ja metallplaatina korrosioon katoodil.

e) vesinikgaasi eraldumine katoodil ja metallterase korrosioon anoodil.

Resolutsioon: Täht a ". Lahuses esinevad ioonid on: katioonid: Cr³⁺ ja H⁺; anioonid: Cl^- ja oh^-. Katioonide jaoks kr³⁺ sellel on väljalaskes prioriteet ja seetõttu kannatab see katoodil vastavalt valemile: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Anioonide jaoks on Cl- prioriteet heites ja seetõttu oksüdeerub anoodil vastavalt võrrandile: 2Cl^-_(siin) → 2e + Cl_{2 (g).}

See tähendab, et anoodil (plaatinaosas) eraldub kloorgaas Cl_2, ja katoodis (terasrõngas) metallkroomi sadestamine.

Autor Victor Ferreira
Keemiaõpetaja