Водный электролиз: что такое, как, упражнения

THE водный электролиз является окислительно-восстановительная реакция не спонтанный что происходит с прохождением электрический ток через решение ионы растворился в Воды. Чтобы хорошо это понять, важно знать, что такое сам электролиз. Следовать за!

Смотрите также: Что такое магматический электролиз?

Что такое электролиз и для чего он нужен?

Электролиз это название химической окислительно-восстановительной реакции, которая возникает при прохождении электрического тока. Эта реакция может происходить двумя способами: магматический электролиз и электролиз в водно-ионном растворе. Последнее представляет для нас интерес в этом тексте.

В обоих типах электролиза присутствуют ионы, разница состоит в том, что в первом типе ионное соединение В ролях и в процессе нет воды, а во втором, как следует из названия, ионное соединение растворенный в воде.

Электролиз - это химический процесс, используемый для получение химические элементы (нравиться металлы, водород, бериллий, хлор, среди прочего), для процесс цинкования

, таких как хромирование и никелирование, а также для электролитическая очистка металлов. Если вам интересна эта тема, прочтите наш текст: Концепция электролиза.

Процесс цинкования металлических конструкций в цинковой ванне.

Водный электролиз

При водном электролизе у нас есть ионное соединение, растворенное в воде, и это одно за счет диссоциация или ионизация, высвобождает свои ионы в раствор, обеспечивая прохождение электрического тока. Помимо ионов, выделяемых ионным соединением, мы должны учитывать ионы из ионного соединения. автоионизация воды:

ЧАС₂O → H⁺ + ОН^-

Поскольку для электролиза необходим электрический ток, мы говорим, что это неспонтанный процесс. что происходит именно с вопреки процессу, наблюдаемому в стеке, который, в свою очередь, преобразует химическую энергию, полученную в результате реакции, в производство электрической энергии.

Как происходит водный электролиз

Как уже было сказано, при водном электролизе необходимо учитывать ионы, полученные из воды и ионы, полученные из растворенного соединения. См. Пример диссоциации хлорида натрия:

NaCl_(здесь) → В⁺_(здесь) + Cl^-_(здесь)

Итак, в растворе есть два катиона (H⁺ и дальше⁺) и два аниона (OH^- и Cl^-). Однако только один катион и один анион будут подвергаться окислению-восстановлению под действием электрического разряда. Чтобы определить, какой из двух будет затронут, у нас есть приоритетная очередь, представленные ниже, в порядке возрастания:

- Катионы: Металлы семейства 1,2 и 13 +

- анионы: Кислород и анионы F^- -

Итак, для примера электролиз в водном растворе хлорид натрия, имеем, что ионы H⁺ и Cl^- получит электрический разряд. Теперь мы сделаем анализировать того, что происходит на каждом из полюсов:

• Катод и анод

На катод, отрицательный полюс электролитической ячейки, электроны достигают электрода и сюда мигрируют катионы, присутствующие в растворе. Следовательно, именно здесь происходит разряд катиона H.⁺ и его уменьшение согласно следующему уравнению:

2ч⁺ + 2e → H_{2 (г)}

На аноде, положительном полюсе электролитической ячейки, катионы, присутствующие в растворе Разрядить и потерять электроны. Потому что он имеет приоритет загрузки над OH^-, Cl^- мигрирует к аноду, где подвергается окислению в соответствии со следующим уравнением:

2Cl^-_(здесь) → 2e + Cl_{2 (г)}

Можно написать общее уравнение процесса электролиза суммируя реакции каждого шага процесса: диссоциация; самоионизация воды; восстановление катионов; и окисление аниона.

NaCl_(здесь) → В⁺_(здесь) + Cl^-_(здесь)

ЧАС₂O → H⁺ + ОН^-

2ч⁺ + 2e → H_{2 (г)}

2Cl^-_(здесь) → 2e + Cl_{2 (г)}

Уравновешивая уравнения и исключая элементы, которые повторяются в реагентах и ​​продуктах, мы имеем:

2NaCl_(здесь) + 2H₂О_{(жидкость.)} → 2Na⁺_(здесь) + 2OH^-_(здесь) + H_{2 (г)} + Cl_{2 (г)}

Анализируя глобальное уравнение, мы все еще имеем ионы Na в растворе.⁺_(здесь) и ох^-_(здесь), образование каустической соды (NaOH), один из продуктов реакции, помимо водородный газна катоде, а газ хлор, сформированный на аноде.

Смотрите также:Количественные аспекты электролиза

решенные упражнения

Вопрос 01 (UEG) Цинкование - это процесс, позволяющий нанести металлическое покрытие на конкретную деталь. Ниже показано экспериментальное устройство, позволяющее никелировать ключ.

В процессе покрытия ключа никелем будет происходить X-реакция, представленная полуреакцией Y. В этом случае пара XY может быть представлена ​​как:

а) восстановление, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

б) восстановление, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

в) окисление, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

г) окисление, Ni (т) → Ni²⁺ + 2e^–

д) восстановление, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Разрешение: Буква е ". В растворе присутствуют ионы: катионы: Ni²⁺ и H⁺; анионы: SO₄^2- и ох^-. Для катионов Ni²⁺ он имеет приоритет в разряде и, следовательно, он будет подвергаться восстановлению на катоде в соответствии с уравнением: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Вопрос 02 (FMABC-SP) Рассмотрим следующую систему очистки металлической меди:

В этом процессе:

а) II представляет собой катод, на котором происходит окисление.

б) II представляет собой анод, на котором происходит восстановление.

c) I представляет катод, на котором происходит окисление.

г) I представляет катод, на котором происходит восстановление.

д) I представляет собой анод, на котором происходит окисление.

Разрешение: Буква е ". При электролизе электрод, подключенный к положительному полюсу генератора, называется анодом, и в нем анионы теряют электроны и подвергаются окислению в соответствии с уравнением: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2д.

Вопрос 03 (Fatec-SP) Чтобы хромировать стальное кольцо, студент собрал электролитическую схему, показанную на следующем рисунке, используя источник постоянного тока.

Во время работы схемы правильно сказать, что происходит

а) выделение газообразного хлора на аноде и осаждение металлического хрома на катоде.

б) выделение газообразного хлора на катоде и осаждение металлического хрома на аноде.

в) выделение газообразного кислорода на аноде и осаждение металлической платины на катоде.

г) выделение газообразного водорода на аноде и коррозия металлической платины на катоде.

д) выделение газообразного водорода на катоде и коррозия металлической стали на аноде.

разрешение: Буква А". В растворе присутствуют ионы: катионы: Cr³⁺ и H⁺; анионы: Cl^- и ох^-. Для катионов Cr³⁺ он имеет приоритет в разряде и, следовательно, будет подвергаться восстановлению на катоде в соответствии с уравнением: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Для анионов Cl- имеет приоритет в разряде и, следовательно, будет подвергаться окислению на аноде в соответствии с уравнением: 2Cl^-_(здесь) → 2e + Cl_{2 (г).}

То есть на аноде (платиновая часть) будет выделение газообразного хлора Cl_2, а в катоде (стальное кольцо) - осаждение металлического хрома.

Виктор Феррейра
Учитель химии

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm