Elektroliza wodna: co to jest, jak, ćwiczenia

TEN elektroliza wodna jest reakcja redoks nie spontaniczny co następuje wraz z przejściem prąd elektryczny poprzez rozwiązanie jony rozpuszcza się w woda. Aby dobrze to zrozumieć, ważne jest, aby wiedzieć, czym jest sama elektroliza. Zagryźć!

Zobacz też: Co to jest elektroliza magmowa?

Co to jest elektroliza i do czego służy?

Elektroliza to nazwa nadana chemicznej reakcji redoks, która zachodzi w wyniku przepływu prądu elektrycznego. Ta reakcja może nastąpić na dwa sposoby: a elektroliza magmowa i elektroliza w wodnym roztworze jonowym. Te ostatnie są dla nas interesujące w tym tekście.

W obu typach elektrolizy znajdują się jony, różnica jest to, że w pierwszym typie związek jonowy to odlew i nie ma w tym procesie wody, a w drugim, jak sama nazwa wskazuje, związek jonowy to rozpuszczony w wodzie.

Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)

Elektroliza to proces chemiczny używany do uzyskiwanie z pierwiastki chemiczne (lubić metale, wodór, beryl, chlor, m.in. dla proces cynkowania, takich jak chromowanie i niklowanie, a także dla

elektrolityczne oczyszczanie metali. Jeśli jesteś ciekawy tego tematu, przeczytaj nasz tekst: Koncepcja elektrolizy.

Proces cynkowania konstrukcji metalowych w kąpieli cynkowej.

Elektroliza wodna

W elektrolizie wodnej mamy związek jonowy rozpuszczony w wodzie, a ten przez dysocjacja lub jonizacja, uwalnia swoje jony do roztworu, umożliwiając przepływ prądu elektrycznego. Oprócz jonów uwalnianych przez związek jonowy, musimy wziąć pod uwagę jony z autojonizacja wody:

H₂O → H⁺ + OH^-

Ponieważ do zajścia elektrolizy potrzebny jest prąd elektryczny, mówimy zatem, że jest to a niespontaniczny proces. co dzieje się dokładnie z w przeciwieństwie do procesu widzianego w stosie, co z kolei przekształca energię chemiczną pochodzącą z reakcji na produkcję energii elektrycznej.

Jak przebiega elektroliza wodna?

Jak już wspomniano, podczas elektrolizy wodnej musimy wziąć pod uwagę jony pochodzące z wody i jony pochodzące z rozpuszczonego związku. Zobacz przykład dysocjacji chlorku sodu:

NaCl_(tutaj) → W⁺_(tutaj) + Cl^-_(tutaj)

Zatem rozwiązanie ma dwa kationy (H⁺ i dalej⁺) i dwa aniony (OH^- i Cl^-). Jednak tylko jeden kation i jeden anion ulegną oksydo-redukcji przez wyładowanie elektryczne. Aby określić, który z nich zostanie dotknięty, mamy kolejka priorytetowa, przedstawione poniżej, w porządku rosnącym:

- Kationy: Metale z rodziny 1,2 i 13 < H⁺

- aniony: Aniony tlenu i F^- < OH^- < aniony nieutlenione

Tak więc na przykład elektroliza w wodnym roztworze chlorek sodumamy, że jony H⁺ i Cl^- ulegnie wyładowaniu elektrycznemu. Teraz zrobimy analizować co dzieje się na każdym z biegunów:

• Katoda i anoda

Na katoda, ujemny biegun ogniwa elektrolitycznego, the elektrony docierają do elektrody i do tego miejsca migrują kationy obecne w roztworze. Dlatego właśnie tutaj następuje wyładowanie kationu H.⁺ i jego redukcję, zgodnie z równaniem:

2h⁺ + 2e → H_2(g)

Na anodzie, dodatnim biegunie ogniwa elektrolitycznego, kationy obecne w roztworze Rozładować się i stracić elektrony. Ponieważ ma priorytet pobierania nad OH^-, Cl^- migruje do anody, gdzie ulega utlenianiu zgodnie z równaniem:

2Cl^-_(tutaj) → 2e + Cl_2(g)

Możemy napisać ogólne równanie procesu elektrolizy dodawanie reakcji każdego kroku procesu: dysocjacja; samojonizacja wody; redukcja kationów; i utlenianie anionu.

NaCl_(tutaj) → W⁺_(tutaj) + Cl^-_(tutaj)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_2(g)

2Cl^-_(tutaj) → 2e + Cl_2(g)

Bilansując równania i eliminując pozycje, które powtarzają się w reagentach i produktach, mamy:

2NaCl_(tutaj) + 2 godz₂O_(ciekły.) → 2Na⁺_(tutaj) + 2OH^-_(tutaj) + H_2(g) + Cl_2(g)

Analizując równanie globalne, wciąż mamy jony Na w roztworze.⁺_(tutaj) i och^-_(tutaj), tworzenie sody kaustycznej (NaOH), jeden z produktów reakcji, oprócz wodór, utworzony na katodzie, a gaz chlor, utworzony na anodzie.

Zobacz też:Ilościowe aspekty elektrolizy

rozwiązane ćwiczenia

Pytanie 01 (UEG) Cynkowanie to proces, który pozwala na nadanie metalicznej powłoki konkretnemu elementowi. Poniżej pokazano aparat eksperymentalny, skonfigurowany do niklowania klucza.

W procesie pokrywania klucza niklem nastąpi reakcja X, reprezentowana przez reakcję połówkową Y. W tym przypadku para XY może być reprezentowana przez:

a) redukcja, Ni⁺ + 1e^– → Ni(a)

b) redukcja, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) utlenianie, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(a)

d) utlenianie, Ni(s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) redukcja, Ni²⁺ + 2e^– → Ni(a)

Rozkład: Litera e". Jony obecne w roztworze to: kationy: Ni²⁺ i H⁺; aniony: SO₄^2- i och^-. Dla kationów Ni²⁺ ma pierwszeństwo w wyładowaniu, a zatem będzie cierpieć z powodu redukcji katody, zgodnie z równaniem: Ni²⁺ + 2e^– → Ni(s).

Pytanie 02 (FMABC-SP) Rozważ następujący system stosowany do oczyszczania metalicznej miedzi:

W tym procesie:

a) II reprezentuje katodę, w której zachodzi utlenianie.

b) II reprezentuje anodę, w której następuje redukcja.

c) I reprezentuje katodę, w której zachodzi utlenianie.

d) I reprezentuje katodę, przy której zachodzi redukcja.

e) I reprezentuje anodę, w której zachodzi utlenianie.

Rozkład: Litera e". W elektrolizie elektroda połączona z dodatnim biegunem generatora nazywana jest anodą, w której aniony tracą elektrony i ulegają utlenianiu zgodnie z równaniem: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Pytanie 03 (Fatec-SP) Aby chromować stalowy pierścień, uczeń zmontował obwód elektrolityczny, pokazany na poniższym rysunku, przy użyciu źródła prądu stałego.

Podczas pracy obwodu należy stwierdzić, że występuje it

a) uwolnienie gazowego chloru na anodzie i metalicznego chromu na katodzie.

b) uwolnienie gazowego chloru na katodzie i osadzanie metalicznego chromu na anodzie.

c) uwolnienie gazowego tlenu na anodzie i osadzanie metalicznej platyny na katodzie.

d) uwolnienie gazowego wodoru na anodzie i korozja metalicznej platyny na katodzie.

e) uwolnienie gazowego wodoru na katodzie i korozja metalicznej stali na anodzie.

Rozkład: Litera a". Jony obecne w roztworze to: kationy: Cr³⁺ i H⁺; aniony: Cl^- i och^-. Dla kationów Cr³⁺ ma pierwszeństwo w wyładowaniu i dlatego będzie podlegać redukcji na katodzie, zgodnie z równaniem: Cr³⁺ + 3e^– → Cr(s).

W przypadku anionów pierwszeństwo w wyładowaniu ma Cl-, a zatem ulegnie utlenieniu na anodzie zgodnie z równaniem: 2Cl^-_(tutaj) → 2e + Cl_2(g).

Oznacza to, że na anodzie (część platynowa) będziemy mieli uwolnienie gazowego chloru Cl_2, oraz w katodzie (pierścień stalowy) osadzanie metalicznego chromu.

Autor: Victor Ferreira
Nauczyciel chemii