Electroliza apoasă: ce este, cum, exerciții

THE electroliza apoasă este reactie redox nu spontan care are loc odată cu trecerea curent electric printr-o soluție de ioni dizolvat în Apă. Pentru a o înțelege bine, este important să știm ce este electroliza în sine. Urmare!

Vezi și: Ce este electroliza magmatică?

Ce este electroliza și la ce servește?

Electroliză este numele dat reacției redox chimice care apare cauzată de trecerea unui curent electric. Această reacție se poate întâmpla în două moduri: a electroliză magmatică si electroliza în soluție ionică apoasă. Acesta din urmă ne interesează în acest text.

În ambele tipuri de electroliză există ioni, diferență este că, în primul tip, compusul ionic este distribuție și nu există apă în proces, iar în al doilea, așa cum spune numele, compusul ionic este dizolvat in apa.

Electroliza este un proces chimic utilizat pentru obținerea de elemente chimice (ca metale, hidrogen, beriliu, clor, printre altele), pentru procesul de zincare, precum cromarea și nichelarea, precum și pentru purificare electrolitică a metalelor

. Dacă sunteți curioși de acest subiect, citiți textul nostru: Conceptul de electroliză.

Proces de galvanizare a structurilor metalice într-o baie de zinc.

Electroliza apoasă

În electroliza apoasă, avem un compus ionic dizolvat în apă, iar acesta, de disocierea sau ionizarea, eliberează ionii săi în soluție, permițând trecerea curentului electric. Pe lângă ionii eliberați de compusul ionic, trebuie să ținem cont de ionii din autoionizarea apei:

H₂O → H⁺ + OH^-

Deoarece este nevoie de curent electric pentru ca electroliza să se producă, spunem, atunci, că este un proces non-spontan. ceea ce se întâmplă exact cu contrar procesului văzut într-o stivă, care, la rândul său, transformă energia chimică derivată dintr-o reacție, în producerea de energie electrică.

Cum apare electroliza apoasă

După cum sa spus deja, în timpul electrolizei apoase, trebuie să ținem cont de ioni derivati ​​din apa si ioni derivați din compusul dizolvat. Vezi exemplul disocierii clorurii de sodiu:

NaCI_(Aici) → În⁺_(Aici) + Cl^-_(Aici)

Deci soluția are doi cationi (H⁺ și pe⁺) și doi anioni (OH^- și Cl^-). Cu toate acestea, doar un cation și un anion vor suferi reducerea oxidării prin descărcarea electrică. Pentru a identifica care dintre cele două vor fi afectate, avem un coadă prioritară, reprezentat mai jos, în ordine crescătoare:

- Cationii: Metale din familia 1,2 și 13 +

- anioni: Anioni oxigen și F^- -

Deci, pentru exemplul electroliza în soluție apoasă de clorura de sodiu, avem că ionii H⁺ și Cl^- va suferi o descărcare electrică. Acum, vom face a analiza a ceea ce se întâmplă la fiecare dintre poli:

• Catod și anod

La catod, polul negativ al celulei electrolitice, electronii ajung la electrod și aici migrează cationii prezenți în soluție. Prin urmare, aici se produce descărcarea cationului H.⁺ și reducerea acesteia, conform următoarei ecuații:

2h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

La anod, polul pozitiv al celulei electrolitice, cationii prezenți în soluție Descărcați și pierdeți electronii. Pentru că are prioritatea descărcării peste OH^-, Cl^- migrează la anod, unde suferă oxidare conform următoarei ecuații:

2Cl^-_(Aici) → 2e + Cl_{2 (g)}

Putem scrie ecuația generală a procesului de electroliză adăugând reacțiile fiecărui pas a procesului: disociere; autoionizarea apei; reducerea cationilor; iar oxidarea anionului.

NaCI_(Aici) → În⁺_(Aici) + Cl^-_(Aici)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_{2 (g)}

2Cl^-_(Aici) → 2e + Cl_{2 (g)}

Echilibrând ecuațiile și eliminând elementele care se repetă în reactanți și produse, avem:

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

Analizând ecuația globală, mai avem ioni de Na în soluție.⁺_(Aici) și oh^-_(Aici), formând sodă caustică (NaOH), unul dintre produsele reacției, în plus față de hidrogen gazos, format la catod și gaz clor, format la anod.

Vezi și:Aspecte cantitative ale electrolizei

exerciții rezolvate

Întrebarea 01 (UEG) Galvanizarea este un proces care permite acordarea unei acoperiri metalice unei anumite piese. Mai jos este prezentat un aparat experimental, configurat pentru a permite nichelarea unei chei.

În procesul de acoperire a cheii cu nichel, va avea loc o reacție X, reprezentată de o jumătate de reacție Y. În acest caz, perechea XY poate fi reprezentată prin:

a) reducere, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) reducere, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oxidare, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oxidare, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) reducere, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Rezoluţie: Litera e ". Ionii prezenți în soluție sunt: ​​cationii: Ni²⁺ si H⁺; anioni: ASA₄^2- și oh^-. Pentru cationi, Ni²⁺ are prioritate în descărcare și, prin urmare, va suferi o reducere a catodului, conform ecuației: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Întrebarea 02 (FMABC-SP) Luați în considerare următorul sistem utilizat în purificarea cuprului metalic:

În acest proces:

a) II reprezintă catodul în care are loc oxidarea.

b) II reprezintă anodul în care are loc reducerea.

c) I reprezintă catodul în care are loc oxidarea.

d) I reprezintă catodul la care are loc reducerea.

e) I reprezintă anodul în care are loc oxidarea.

Rezoluţie: Litera e ". În electroliză, electrodul conectat la polul pozitiv al generatorului se numește anod, iar în el anionii pierd electroni și suferă oxidare, conform ecuației: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Întrebarea 03 (Fatec-SP) Pentru a croma un inel de oțel, un student a asamblat circuitul electrolitic, prezentat în figura următoare, folosind o sursă de curent continuu.

În timpul funcționării circuitului, este corect să se afirme că apare

a) eliberare de clor gazos la anod și depozit de crom metalic pe catod.

b) eliberarea clorului gazos la catod și depunerea cromului metalic pe anod.

c) eliberarea de oxigen gazos la anod și depunerea de platină metalică pe catod.

d) eliberarea hidrogenului gazos la anod și coroziunea platinei metalice la catod.

e) eliberarea hidrogenului gazos la catod și coroziunea oțelului metalic la anod.

Rezoluţie: Litera a". Ionii prezenți în soluție sunt: ​​cationii: Cr³⁺ si H⁺; anioni: Cl^- și oh^-. Pentru cationi, Cr³⁺ are prioritate în descărcare și, prin urmare, va suferi reducere la catod, conform ecuației: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Pentru anioni, Cl- are prioritate în descărcare și, prin urmare, va suferi oxidare la anod, conform ecuației: 2Cl^-_(Aici) → 2e + Cl_{2 (g).}

Adică, la anod (partea de platină) vom avea eliberarea de clor gazos Cl_2, și, în catod (inel de oțel), depunerea cromului metalic.

De Victor Ferreira
Profesor de chimie

Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm