Ūdens elektrolīze: kas ir, kā, vingrinājumi

ūdens elektrolīze ir redoksreakcija nav spontāns kas notiek ar elektriskā strāva izmantojot joni izšķīdis Ūdens. Lai to labi saprastu, ir svarīgi zināt, kas ir pati elektrolīze. Sekojiet līdzi!

Skatīt arī: Kas ir magmatiskā elektrolīze?

Kas ir elektrolīze un kam tā paredzēta?

Elektrolīze ir nosaukums ķīmiskai redoksreakcijai, kas rodas elektriskās strāvas pārejas rezultātā. Šī reakcija var notikt divējādi: a magmatiskā elektrolīze un elektrolīze jonu ūdens šķīdumā. Pēdējais mūs šajā tekstā interesē.

Abos elektrolīzes veidos ir joni atšķirība ir tas, ka pirmajā tipā jonu savienojums ir cast un procesā nav ūdens, un otrajā, kā saka nosaukums, jonu savienojums ir izšķīdis ūdenī.

Elektrolīze ir ķīmisks process, ko izmanto iegūšana ķīmiskie elementi (piemēram metāli, ūdeņradis, berilijs, hlors(cita starpā) cinkošanas process, piemēram, hromēšana un niķelēšana, kā arī elektrolītiskā metāla attīrīšana. Ja jūs interesē šī tēma, izlasiet mūsu tekstu: Elektrolīzes koncepcija.

Metāla konstrukciju galvanizācijas process cinka vannā.

Ūdens elektrolīze

Ūdens elektrolīzē mums ir jonu savienojums, kas izšķīdināts ūdenī, un šis - ar disociācija vai jonizācija, atbrīvo savus jonus šķīdumā, ļaujot iziet elektrisko strāvu. Papildus jonu savienojuma izdalītajiem joniem mums jāņem vērā arī joni no ūdens autoionizācija:

H₂O → H⁺ + OH^-

Tā kā elektrolīzes veikšanai ir nepieciešama elektriskā strāva, tad mēs sakām, ka tas ir a ne spontāns process. kas notiek tieši ar pretēji procesam, kas redzams kaudzē, kas savukārt reakcijas rezultātā iegūto ķīmisko enerģiju pārveido par elektroenerģijas ražošanu.

Kā notiek ūdens elektrolīze

Kā jau teicām, ūdens elektrolīzes laikā mums jāņem vērā no ūdens iegūti joni un joni, kas iegūti no izšķīdušā savienojuma. Skatīt nātrija hlorīda disociācijas piemēru:

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

Tātad šķīdumam ir divi katijoni (H⁺ un tālāk⁺) un divi anjoni (OH^- un Cl^-). Tomēr elektriskā izlāde oksidē-reducējas tikai vienā katjonā un vienā anjonā. Lai noteiktu, kurš no abiem tiks skarts, mums ir: prioritārā rinda, kas attēlots turpmāk, augošā secībā:

- Katijoni: 1,2 un 13 ģimenes metāli +

- anjoni: Skābekļa un F anjoni^- -

Tātad, piemēram elektrolīze ūdens šķīdumā nātrija hlorīds, mums ir tas, ka H joni⁺ un Cl^- cietīs elektriskā izlāde. Tagad mēs to darīsim analizēt par to, kas notiek katrā no poliem:

• Katods un anodu

Pie katods, elektrolītiskās šūnas negatīvais pols, elektroni sasniedz elektrodu un šeit migrē šķīdumā esošie katjoni. Tāpēc šeit notiek H katjona izlāde.⁺ un tā samazināšana saskaņā ar šādu vienādojumu:

2 stundas⁺ + 2e → H_{2. punkta g) apakšpunkts}

Pie anoda, elektrolītiskās šūnas pozitīvā pola, šķīdumā esošajiem katjoniem Izlādē un zaudē savus elektronus. Tāpēc, ka tā prioritāte ir lejupielāde virs OH^-, Cl^- migrē uz anodu, kur tas oksidējas saskaņā ar šādu vienādojumu:

2Cl^-_(šeit) → 2e + Cl_{2. punkta g) apakšpunkts}

Mēs varam uzrakstīt elektrolīzes procesa vispārējo vienādojumu pievienojot katra soļa reakcijas procesa norobežošanās; ūdens pašjonizācija; katjonu samazināšana; un anjona oksidēšana.

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

H₂O → H⁺ + OH^-

2 stundas⁺ + 2e → H_{2. punkta g) apakšpunkts}

2Cl^-_(šeit) → 2e + Cl_{2. punkta g) apakšpunkts}

Līdzsvarojot vienādojumus un izslēdzot elementus, kas atkārtojas reaģentos un produktos, mums ir:

2NaCl_(šeit) + 2H₂O_{(šķidrums.)} → 2Na⁺_(šeit) + 2OH^-_(šeit) + H_{2. punkta g) apakšpunkts} + Cl_{2. punkta g) apakšpunkts}

Analizējot globālo vienādojumu, mums joprojām ir šķīdumā Na joni.⁺_(šeit) un ak^-_(šeit), veidojot kaustisko soda (NaOH), viens no reakcijas produktiem, papildus ūdeņraža gāze, kas izveidots pie katoda, un gāze hlors, kas izveidota pie anoda.

Skatīt arī:Elektrolīzes kvantitatīvie aspekti

atrisināti vingrinājumi

Jautājums 01 (UEG) Cinkošana ir process, kas ļauj konkrētam gabalam piešķirt metāla pārklājumu. Zemāk parādīts eksperimentāls aparāts, kas uzstādīts, lai iespējotu atslēgas niķelēšanu.

Atslēgu pārklājot ar niķeli, notiks X reakcija, ko attēlo Y pusreakcija. Šajā gadījumā XY pāri var attēlot ar:

a) reducēšana, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) reducēšana, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oksidēšanās, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oksidēšanās, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) reducēšana, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Izšķirtspēja: Burts e ". Šķīdumā esošie joni ir: katjoni: Ni²⁺ un H⁺; anjoni: TĀ₄^2- un ak^-. Katjoniem Ni²⁺ tam ir prioritāte izlādē, un tāpēc tas cietīs katoda samazinājumu saskaņā ar vienādojumu: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Jautājums 02 (FMABC-SP) Apsveriet šādu metāla vara attīrīšanā izmantoto sistēmu:

Šajā procesā:

a) II apzīmē katodu, kur notiek oksidēšanās.

b) II apzīmē anodu, kurā notiek reducēšanās.

c) I apzīmē katodu, kur notiek oksidēšanās.

d) I apzīmē katodu, pie kura notiek reducēšanās.

e) I apzīmē anodu, kur notiek oksidēšanās.

Izšķirtspēja: Burts e ". Elektrolīzē elektrodu, kas savienots ar ģeneratora pozitīvo polu, sauc par anodu, un tajā anjoni zaudē elektronus un oksidējas saskaņā ar vienādojumu: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Jautājums 03 (Fatec-SP) Lai hromētu tērauda gredzenu, students samontēja elektrolītisko ķēdi, kas parādīta nākamajā attēlā, izmantojot līdzstrāvas avotu.

Ķēdes darbības laikā ir pareizi apgalvot, ka tā notiek

a) hlora gāzes izdalīšanās anodā un metāla hroma nogulsnes uz katoda.

b) hlora gāzes izdalīšanās katodā un metāla hroma nogulsnēšanās uz anoda.

c) skābekļa gāzes izdalīšanās anodā un metāla platīna nogulsnēšanās uz katoda.

d) ūdeņraža gāzes izdalīšanās anodā un metāla platīna korozija pie katoda.

e) ūdeņraža gāzes izdalīšanās katodā un metāla tērauda korozija pie anoda.

Izšķirtspēja: Burts a ". Šķīdumā esošie joni ir: katijoni: Kr³⁺ un H⁺; anjoni: Cl^- un ak^-. Katjoniem Kr³⁺ tam ir prioritāte izlādē, un tāpēc katodā tas samazināsies saskaņā ar vienādojumu: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Anjoniem Cl- izlādē ir prioritāte, un tāpēc anodē tas oksidēsies saskaņā ar vienādojumu: 2Cl^-_(šeit) → 2e + Cl_{2. punkta g) apakšpunktā.}

Tas ir, pie anoda (platīna daļas) mums izdalīsies hlora gāze Cl_2, un katodā (tērauda gredzens) - metāla hroma nogulsnēšanās.

Autors Viktors Ferreira
Ķīmijas skolotājs

Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm