Vizes elektrolízis: mi, hogyan, gyakorlatok

A vizes elektrolízis van redox reakció nem spontán átadásával történik elektromos áram oldatán keresztül ionok feloldódott Víz. A megfelelő megértéshez fontos tudni, hogy mi is az az elektrolízis. Kövesd!

Lásd még: Mi a magmás elektrolízis?

Mi az elektrolízis és mire való?

Elektrolízis a kémiai redoxireakció neve, amely az elektromos áram áthaladása miatt következik be. Ez a reakció kétféle módon történhet: a magmás elektrolízis és a elektrolízis vizes ionos oldatban. Ez utóbbi érdekes számunkra ebben a szövegben.

Az elektrolízis mindkét típusában vannak ionok, a különbség az, hogy az első típusban az ionos vegyület öntvény és a folyamatban nincs víz, a másodikban pedig, ahogy a neve is mondja, az ionos vegyület az feloldódott vízben.

Az elektrolízis egy kémiai folyamat, amelyet arra használnak megszerzése kémiai elemek (mint fémek, hidrogén, berillium, klórtöbbek között), a horganyzási folyamat, például krómozással és nikkelezéssel, valamint a elektrolitikus fémtisztítás. Ha kíváncsi erre a témára, olvassa el szövegünket: Elektrolízis koncepció.

Fémszerkezetek horganyzási folyamata cinkfürdőben.

Vizes elektrolízis

A vizes elektrolízis során van egy ionos vegyületünk, amelyet vízben oldunk disszociáció vagy ionizáció, felszabadítja ionjait az oldatba, lehetővé téve az elektromos áram áthaladását. Az ionos vegyület által felszabadított ionok mellett figyelembe kell vennünk a víz autoionizáció:

H₂O → H⁺ + OH^-

Mivel szükség van elektromos áramra az elektrolízis bekövetkezéséhez, akkor azt mondjuk, hogy ez a nem spontán folyamat. ami pontosan az történik a veremben látott folyamattal ellentétben, amely viszont átalakítja a reakcióból származó kémiai energiát elektromos energia termelésévé.

Hogyan történik a vizes elektrolízis

Mint már említettük, a vizes elektrolízis során figyelembe kell vennünk a vízből származó ionok és a az oldott vegyületből származó ionok. Lásd a nátrium-klorid disszociációjának példáját:

NaCl_(itt) → Be⁺_(itt) + Cl^-_(itt)

Tehát a megoldásnak két kationja van (H⁺ és tovább⁺) és két anion (OH^- és Cl^-). Azonban csak egy kationon és egy anionon megy keresztül oxidáció-redukció az elektromos kisülés hatására. Annak megállapításához, hogy a kettő közül melyik lesz érintett, a elsőbbségi sor, az alábbiak szerint, növekvő sorrendben:

- Kationok: Az 1,2-es és a 13-as család fémjei +

- anionok: Oxigén és F anionok^- -

Tehát, például elektrolízis vizes oldatban nátrium-klorid, megvan, hogy a H ionok⁺ és Cl^- elektromos kisülést szenved. Most megtesszük a elemezni hogy mi történik az egyes pólusokon:

• Katód és anód

A katód-, az elektrolitikus cella negatív pólusa, a az elektronok eljutnak az elektródig és erre vándorolnak a megoldásban jelenlévő kationok. Ezért itt következik be a H kation kisülése.⁺ és annak csökkentése a következő egyenlet szerint:

2h⁺ + 2e → H_{2. g)}

Az anódnál, az elektrolit cellájának pozitív pólusánál, az oldatban jelenlévő kationoknál Töltse ki és veszítse el elektronjaikat. Mivel elsőbbséget élvez a letöltés az OH felett^-, a Cl^- az anódhoz vándorol, ahol a következő egyenlet szerint oxidálódik:

2Cl^-_(itt) → 2e + Cl_{2. g)}

Felírhatjuk az elektrolízis folyamat általános egyenletét összeadva az egyes lépések reakcióit a folyamat: disszociáció; a víz önionizálása; kationcsökkentés; és az anion oxidációja.

NaCl_(itt) → Be⁺_(itt) + Cl^-_(itt)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_{2. g)}

2Cl^-_(itt) → 2e + Cl_{2. g)}

Kiegyenlítve az egyenleteket és kiküszöbölve azokat az elemeket, amelyek megismétlődnek a reagensekben és a termékekben, rendelkezünk

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

A globális egyenletet elemezve még mindig vannak oldatban a Na-ionok.⁺_(itt) és ó^-_(itt), lúgot képezve (NaOH), amely a reakció egyik terméke, a hidrogéngáz, a katódnál képződött, és a gáz klór, az anódnál képződött.

Lásd még:Az elektrolízis mennyiségi vonatkozásai

megoldott gyakorlatok

01. kérdés (UEG) A galvanizálás olyan folyamat, amely lehetővé teszi egy adott darab fémbevonatát. Az alábbiakban egy olyan kísérleti berendezés látható, amelyet úgy állítottak be, hogy lehetővé tegye a kulcs nikkelezését.

A kulcs nikkelrel történő bevonása során X reakció lép fel, amelyet Y félreakció képvisel. Ebben az esetben az XY pár a következőképpen ábrázolható:

a) redukció, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) redukció, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oxidáció, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oxidáció, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) redukció, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Felbontás: E betű ". Az oldatban jelenlévő ionok a következők: kationok: Ni²⁺ és H⁺; anionok: SO₄^2- és ó^-. Kationokhoz Ni²⁺ elsőbbséget élvez a kisülésben, ezért csökken a katód a következő egyenlet szerint: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

02. kérdés (FMABC-SP) Tekintsük a következő rendszert, amelyet a fémréz tisztításához használnak:

Ebben a folyamatban:

a) II a katódot jelenti, ahol oxidáció történik.

b) a II azt az anódot jelenti, ahol a redukció bekövetkezik.

c) I azt a katódot jelenti, ahol oxidáció történik.

d) I azt a katódot jelenti, amelynél a redukció bekövetkezik.

e) I azt az anódot jelenti, ahol oxidáció történik.

Felbontás: E betű ". Az elektrolízis során a generátor pozitív pólusához kapcsolt elektródot anódnak nevezzük, és az anionok elveszítik az elektronokat és oxidálódnak az egyenlet szerint: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

03. kérdés (Fatec-SP) Az acélgyűrű krómozásához egy hallgató egy egyenáramú forrás segítségével állította össze az alábbi ábrán látható elektrolit áramkört.

Az áramkör működése során helyes azt mondani, hogy ez bekövetkezik

a) klórgáz felszabadulása az anódnál és a fémes króm lerakódása a katódon.

b) klórgáz felszabadulása a katódnál és fémkróm lerakódása az anódon.

c) oxigéngáz felszabadulása az anódnál és a fémes platina lerakódása a katódon.

d) hidrogéngáz felszabadulása az anódnál és a fémplatina korróziója a katódnál.

e) hidrogéngáz felszabadulása a katódnál és a fémacél korróziója az anódnál.

Felbontás: A "betű. Az oldatban jelenlévő ionok a következők: kationok: Kr³⁺ és H⁺; anionok: Cl^- és ó^-. Kationokhoz kr³⁺ elsőbbséget élvez a kisülésben, ezért a katódon csökkenést szenved a következő egyenlet szerint: Kr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Az anionok esetében a Cl- elsőbbséget élvez a kisülésben, ezért oxidálódik az anódon az alábbi egyenlet szerint: 2Cl^-_(itt) → 2e + Cl_{2. (g).}

Vagyis az anódnál (platina résznél) klórgáz szabadul fel_2, és a katódban (acélgyűrű) a fémkróm lerakódása.

Írta: Victor Ferreira
Kémia tanár

Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm