Vandig elektrolyse: hva er, hvordan, øvelser

DE vandig elektrolyse er redoksreaksjon ikke spontan som skjer med passasjen av elektrisk strøm gjennom en løsning av ioner oppløst i Vann. For å forstå det godt er det viktig å vite hva elektrolyse i seg selv er. Følge opp!

Se også: Hva er magmatisk elektrolyse?

Hva er elektrolyse og hva er det til?

Elektrolyse er navnet på den kjemiske redoksreaksjonen som oppstår forårsaket av passering av en elektrisk strøm. Denne reaksjonen kan skje på to måter: a magmatisk elektrolyse og elektrolyse i vandig ionisk oppløsning. Sistnevnte er av interesse for oss i denne teksten.

I begge typer elektrolyse er det ioner, forskjell er at, i den første typen, er den ioniske forbindelsen rollebesetning og har ikke vann i prosessen, og i det andre, som navnet sier, er den ioniske forbindelsen oppløst i vann.

Elektrolyse er en kjemisk prosess som brukes til innhenting av kjemiske elementer (som metaller, hydrogen, beryllium, klor, blant andre), for galvaniseringsprosess, som forkroming og nikkelbelegg, og også for

elektrolytisk metallrensing. Hvis du er nysgjerrig på dette emnet, kan du lese teksten vår: Elektrolysekonsept.

Galvaniseringsprosess av metallkonstruksjoner i sinkbad.

Vandig elektrolyse

I vandig elektrolyse har vi en ionisk forbindelse oppløst i vann, og denne, av dissosiasjon eller ioniseringfrigjør ionene i løsningen, slik at elektrisk strøm kan passere. I tillegg til ionene som frigjøres av den ioniske forbindelsen, må vi ta hensyn til ionene fra vann autoionisering:

H₂O → H⁺ + OH^-

Fordi det er behov for elektrisk strøm for at elektrolyse skal skje, sier vi da at det er en ikke-spontan prosess. som skjer nøyaktig med i motsetning til prosessen sett i en bunke, som i sin tur transformerer den kjemiske energien avledet fra en reaksjon, til produksjon av elektrisk energi.

Hvordan oppstår vandig elektrolyse

Som allerede sagt, under vandig elektrolyse, må vi ta hensyn til vannavledede ioner og ioner avledet fra den oppløste forbindelsen. Se eksemplet på dissosiasjon av natriumklorid:

NaCl_(her) → I⁺_(her) + Cl^-_(her)

Så løsningen har to kationer (H⁺ og på⁺) og to anioner (OH^- og Cl^-). Imidlertid vil bare ett kation og et anion gjennomgå oksidasjonsreduksjon ved elektrisk utladning. For å identifisere hvilken av de to som vil bli berørt, har vi en prioritert kø, representert nedenfor, i stigende rekkefølge:

- Kationer: Metaller av 1,2 og 13-familien +

- anioner: Oksygen og F-anioner^- -

Så, for eksempel på elektrolyse i vandig løsning av natriumklorid, vi har at H-ionene⁺ og Cl^- vil få elektrisk utladning. Nå skal vi gjøre det analysere av hva som skjer ved hver av polene:

• Katode og anode

På katode, den negative polen til den elektrolytiske cellen, den elektroner når elektroden og det er her kationene som er tilstede i løsningen migrerer til. Derfor er dette her utslippet av H-kationen foregår.⁺ og reduksjon i henhold til følgende ligning:

2t⁺ + 2e → H_{2 (g)}

Ved anoden, den positive polen til den elektrolytiske cellen, er kationene tilstede i løsningen Slipp ut og mister elektronene. Fordi det har prioritet å laste ned over OH^-, Cl^- migrerer til anoden, der den gjennomgår oksidasjon i henhold til følgende ligning:

2Cl^-_(her) → 2e + Cl_{2 (g)}

Vi kan skrive den generelle ligningen til elektrolyseprosessen legge opp reaksjonene til hvert trinn av prosessen: dissosiasjon; selv-ionisering av vann; kationreduksjon; og oksidasjonen av anionet.

NaCl_(her) → I⁺_(her) + Cl^-_(her)

H₂O → H⁺ + OH^-

2t⁺ + 2e → H_{2 (g)}

2Cl^-_(her) → 2e + Cl_{2 (g)}

Å balansere ligningene og eliminere elementene som gjentas i reaktantene og produktene, har vi:

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

Når vi analyserer den globale ligningen, har vi fremdeles Na-ionene i løsning.⁺_(her) og oh^-_(her), danner kaustisk brus (NaOH), et av produktene fra reaksjonen, i tillegg til hydrogengass, dannet ved katoden, og gass klor, dannet ved anoden.

Se også:Kvantitative aspekter ved elektrolyse

løste øvelser

Spørsmål 01 (UEG) Galvanisering er en prosess som gjør det mulig å gi et metallbelegg til et bestemt stykke. Nedenfor vises et eksperimentelt apparat, satt opp for å muliggjøre nikkelbelegg av en nøkkel.

Under prosessen med å belegge nøkkelen med nikkel, vil det oppstå en X-reaksjon, representert ved en Y-halvreaksjon. I dette tilfellet kan XY-paret representeres av:

a) reduksjon, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) reduksjon, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oksidasjon, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oksidasjon, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) reduksjon, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Vedtak: Bokstav e ". Ionene som er tilstede i løsningen er: kationer: Ni²⁺ og H⁺; anioner: SÅ₄^2- og oh^-. For kationer, Ni²⁺ det har prioritet i utslippet, og det vil derfor lide en reduksjon i katoden, i henhold til ligningen: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Spørsmål 02 (FMABC-SP) Vurder følgende system som brukes til rensing av metallisk kobber:

I denne prosessen:

a) II representerer katoden der oksidasjon oppstår.

b) II representerer anoden der reduksjonen skjer.

c) I representerer katoden der oksidasjon oppstår.

d) I representerer katoden der reduksjon oppstår.

e) Jeg representerer anoden der oksidasjon oppstår.

Vedtak: Bokstav e ". Ved elektrolyse kalles elektroden som er koblet til generatorens positive pol en anode, og i den mister anionene elektroner og gjennomgår oksidasjon, i henhold til ligningen: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Spørsmål 03 (Fatec-SP) For å forkromme en stålring monterte en student den elektrolytiske kretsen, vist i følgende figur, ved hjelp av en likestrømskilde.

Under kretsens drift er det riktig å si at den oppstår

a) frigjøring av klorgass ved anoden og metallisk kromavsetning på katoden.

b) frigjøring av klorgass ved katoden og avsetning av metallisk krom på anoden.

c) frigjøring av oksygengass ved anoden og avsetning av metallisk platina på katoden.

d) frigjøring av hydrogengass ved anoden og korrosjon av metallisk platina ved katoden.

e) frigjøring av hydrogengass ved katoden og korrosjon av metallisk stål ved anoden.

Vedtak: Bokstaven A". Ionene som er tilstede i løsningen er: kationer: Cr³⁺ og H⁺; anioner: Cl^- og oh^-. For kationer, Cr³⁺ det har prioritet i utslippet, og det vil derfor bli redusert ved katoden, i henhold til ligningen: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

For anioner har Cl- prioritet i utslippet og vil derfor gjennomgå oksidasjon ved anoden, i henhold til ligningen: 2Cl^-_(her) → 2e + Cl_{2 (g).}

Det vil si at ved anoden (platinadelen) vil vi ha frigjøring av klorgass Cl_2, og i katoden (stålring), avleiringen av metallisk krom.

Av Victor Ferreira
Kjemilærer

Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm