Vodena elektroliza: što je, kako, vježbe

THE vodena elektroliza je redoks reakcija nije spontano koji se događa s prolaskom električna struja kroz rješenje ioni otopljen u Voda. Da bismo je dobro razumjeli, važno je znati što je sama elektroliza. Pratiti!

Pogledajte i: Što je magmatska elektroliza?

Što je elektroliza i čemu služi?

Elektroliza naziv je koji se daje kemijskoj redoks reakciji koja nastaje prolaskom električne struje. Ova se reakcija može dogoditi na dva načina: a magmatska elektroliza i elektroliza u vodenoj ionskoj otopini. Ovo drugo nas zanima u ovom tekstu.

U obje vrste elektrolize postoje ioni, razlika je da je u prvom tipu ionski spoj cast a u procesu nema vode, a u drugom je, kako i samo ime kaže, ionski spoj otopljen u vodi.

Elektroliza je kemijski postupak koji se koristi za dobivanje kemijski elementi (Kao metali, vodik, berilijum, klor, između ostalih), za postupak pocinčavanja, kao što su kromiranje i niklovanje, a također i za elektrolitsko pročišćavanje metala. Ako vas zanima ova tema, pročitajte naš tekst: Koncept elektrolize.

Postupak pocinčavanja metalnih konstrukcija u cinkovoj kupki.

Vodena elektroliza

U vodenoj elektrolizi imamo ionski spoj otopljen u vodi, a ovaj, po disocijacija ili ionizacija, oslobađa svoje ione u otopinu, omogućujući prolazak električne struje. Pored iona koje oslobađa ionski spoj, moramo uzeti u obzir i ione iz autoionizacija vode:

H₂O → H⁺ + OH^-

Budući da postoji potreba za električnom strujom da bi se pojavila elektroliza, tada kažemo da je to nespontani proces. što se događa upravo s suprotno procesu koji se vidi u stogu, koji zauzvrat transformira kemijsku energiju dobivenu iz reakcije u proizvodnju električne energije.

Kako nastaje vodena elektroliza

Kao što je već rečeno, tijekom vodene elektrolize moramo uzeti u obzir joni izvedeni iz vode i ioni dobiveni iz otopljenog spoja. Pogledajte primjer disocijacije natrijevog klorida:

NaCl_(ovdje) → U⁺_(ovdje) + Kl^-_(ovdje)

Dakle, rješenje ima dva kationa (H⁺ i dalje⁺) i dva aniona (OH^- i Cl^-). Međutim, samo će jedan kation i jedan anion proći oksidacijsku redukciju električnim pražnjenjem. Da bismo utvrdili na koje će to dvoje utjecati, imamo a prioritetni red, predstavljeni dolje, uzlazno:

- Kationi: Metali iz obitelji 1,2 i 13 +

- anioni: Kisik i F anioni^- -

Dakle, na primjeru elektroliza u vodenoj otopini natrijev klorid, imamo da su ioni H⁺ i Cl^- pretrpit će električno pražnjenje. Sada ćemo napraviti analizirati onoga što se događa na svakom od polova:

• Katoda i anoda

Na katoda, negativni pol elektrolitske ćelije, elektroni dopiru do elektrode i tu migriraju kationi prisutni u otopini. Stoga se ovdje događa pražnjenje kationa H.⁺ i njegovo smanjenje, prema sljedećoj jednadžbi:

2h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

Na anodi, pozitivnom polu elektrolitske ćelije, prisutni su kationi u otopini Prazne se i gube svoje elektrone. Budući da ima prioritet preuzimanja u odnosu na OH^-, Cl^- migrira na anodu, gdje prolazi oksidaciju prema slijedećoj jednadžbi:

2Cl^-_(ovdje) → 2e + Kl_{2 (g)}

Možemo napisati opću jednadžbu procesa elektrolize zbrajanje reakcija svakog koraka procesa: disocijacija; samoionizacija vode; redukcija kationa; i oksidacija aniona.

NaCl_(ovdje) → U⁺_(ovdje) + Kl^-_(ovdje)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

2Cl^-_(ovdje) → 2e + Kl_{2 (g)}

Balansirajući jednadžbe i uklanjajući stavke koje se ponavljaju u reaktantima i proizvodima, imamo:

2NaCl_(ovdje) + 2H₂O_(tekućina.) → 2Na⁺_(ovdje) + 2OH^-_(ovdje) + H_{2 (g)} + Kl_{2 (g)}

Analizirajući globalnu jednadžbu, joni Na su još uvijek u otopini.⁺_(ovdje) i oh^-_(ovdje), tvoreći kaustičnu sodu (NaOH), jedan od produkata reakcije, uz vodikov plin, nastali na katodi, i plin klor, nastala na anodi.

Pogledajte i:Kvantitativni aspekti elektrolize

riješene vježbe

Pitanje 01 (UEG) Pocinčavanje je postupak koji omogućuje davanje metalne prevlake određenom komadu. Dolje je prikazan eksperimentalni uređaj, postavljen da omogući niklovanje ključa.

U procesu presvlačenja ključa niklom pojavit će se X reakcija, predstavljena Y reakcijom na pola. U ovom slučaju, XY par može biti predstavljen:

a) redukcija, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) redukcija, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oksidacija, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oksidacija, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) redukcija, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Rješenje: Slovo e ". U otopini su prisutni ioni: kationi: Ni²⁺ i H⁺; anioni: TAKO₄^2- i oh^-. Za katione Ni²⁺ ima prioritet u pražnjenju, pa će zbog toga pretrpjeti smanjenje katode, prema jednadžbi: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Pitanje 02 (FMABC-SP) Razmotrimo sljedeći sustav koji se koristi za pročišćavanje metalnog bakra:

U ovom procesu:

a) II predstavlja katodu na kojoj dolazi do oksidacije.

b) II predstavlja anodu na kojoj se događa redukcija.

c) I predstavlja katodu na kojoj dolazi do oksidacije.

d) I predstavlja katodu na kojoj dolazi do redukcije.

e) I predstavlja anodu na kojoj dolazi do oksidacije.

Rješenje: Slovo e ". U elektrolizi se elektroda spojena na pozitivni pol generatora naziva anodom, a u njoj anioni gube elektrone i podvrgavaju se oksidaciji, prema jednadžbi: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Pitanje 03 (Fatec-SP) Da bi kromirao čelični prsten, učenik je pomoću izvora istosmjerne struje sastavio elektrolitski krug, prikazan na sljedećoj slici.

Tijekom rada sklopa ispravno je reći da se on javlja

a) oslobađanje plina klora na anodi i taloženje metalnog kroma na katodi.

b) oslobađanje plina klora na katodi i taloženje metalnog kroma na anodi.

c) oslobađanje plina kisika na anodi i taloženje metalne platine na katodi.

d) oslobađanje vodikovog plina na anodi i korozija metalne platine na katodi.

e) oslobađanje vodikovog plina na katodi i korozija metalnog čelika na anodi.

Razlučivost: Slovo A". U otopini su prisutni ioni: kationi: Cr³⁺ i H⁺; anioni: Cl^- i oh^-. Za katione, Cr³⁺ ima prioritet u pražnjenju i prema tome će pretrpjeti smanjenje na katodi, prema jednadžbi: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Za anione, Cl- ima prednost u pražnjenju i prema tome će proći oksidaciju na anodi, prema jednadžbi: 2Cl^-_(ovdje) → 2e + Kl_{2 (g).}

Odnosno, na anodi (platinasti dio) imat ćemo oslobađanje plina klora Cl_2, i, na katodi (čelični prsten), taloženje metalnog kroma.

Napisao Victor Ferreira
Učitelj kemije

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm