Vodná elektrolýza: čo je, ako, cvičenie

THE vodná elektrolýza je redoxná reakcia nie spontánne ku ktorému dochádza pri prechode k elektrický prúd prostredníctvom riešenia ióny rozpustený v Voda. Aby ste tomu dobre porozumeli, je dôležité vedieť, čo je samotná elektrolýza. Nasleduj!

Pozri tiež: Čo je magmatická elektrolýza?

Čo je to elektrolýza a na čo to slúži?

Elektrolýza je názov pre chemickú redoxnú reakciu, ku ktorej dochádza pri prechode elektrického prúdu. Táto reakcia sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi: a magmatická elektrolýza a elektrolýza vo vodnom iónovom roztoku. Druhá z nich nás v tomto texte zaujíma.

V obidvoch typoch elektrolýzy sú ióny, rozdiel je to, že v prvom type je to iónová zlúčenina obsadenie a v procese nemá žiadnu vodu a v druhej, ako hovorí názov, je iónová zlúčenina rozpustený vo vode.

Teraz neprestávajte... Po reklame je toho viac;)

Elektrolýza je chemický proces používaný na získanie chemické prvky (Páči sa mi to kovy, vodík, berýlium, chlór, okrem iného), pre proces galvanizácie, ako napríklad pochrómovanie a niklovanie, a tiež pre

elektrolytické čistenie kovov. Ak vás táto téma zaujíma, prečítajte si náš text: Koncept elektrolýzy.

Proces galvanizácie kovových konštrukcií v zinkovom kúpeli.

Vodná elektrolýza

Pri vodnej elektrolýze máme iónovú zlúčeninu rozpustenú vo vode a túto o disociácia alebo ionizácia, uvoľňuje svoje ióny do roztoku a umožňuje prechod elektrického prúdu. Okrem iónov uvoľňovaných iónovou zlúčeninou musíme brať do úvahy ióny z autoionizácia vody:

H₂O → H⁺ + OH^-

Pretože na elektrolýzu je potrebný elektrický prúd, potom hovoríme, že je to nespontánny proces. čo sa stane presne s na rozdiel od procesu videného v zásobníku, ktorá zase transformuje chemickú energiu pochádzajúcu z reakcie na výrobu elektrickej energie.

Ako prebieha vodná elektrolýza

Ako už bolo povedané, počas vodnej elektrolýzy musíme brať do úvahy ióny odvodené od vody a ióny odvodené z rozpustenej zlúčeniny. Pozri príklad disociácie chloridu sodného:

NaCl_(tu) → V⁺_(tu) + Cl^-_(tu)

Roztok má teda dva katióny (H⁺ a ďalej⁺) a dva anióny (OH^- a Cl^-). Avšak iba jeden katión a jeden anión podstúpia oxidačno-redukčnú redukciu elektrickým výbojom. Na identifikáciu toho, ktorého z týchto dvoch sa to dotkne, máme a prioritný rad, zobrazené nižšie, vzostupne:

- Katióny: Kovy rodiny 1,2 a 13 +

- anióny: Kyslík a F anióny^- -

Napríklad pre príklad elektrolýza vo vodnom roztoku chlorid sodný, máme, že H ióny⁺ a Cl^- utrpí elektrický výboj. Teraz urobíme analyzovať z toho, čo sa deje na každom z pólov:

• Katóda a anóda

Na katódazáporný pól elektrolytického článku, elektróny sa dostanú k elektróde a práve sem migrujú katióny prítomné v roztoku. Preto tu dochádza k vylučovaniu katiónu H.⁺ a jeho redukcia podľa tejto rovnice:

2h⁺ + 2e → H_{2 písm. G)}

Na anóde, kladnom póle elektrolytického článku, sú katióny prítomné v roztoku Vybite a stratte svoje elektróny. Pretože má prednosť pred sťahovaním cez OH^-, Cl^- migruje na anódu, kde podlieha oxidácii podľa nasledujúcej rovnice:

2Cl^-_(tu) → 2e + Cl_{2 písm. G)}

Môžeme napísať všeobecnú rovnicu procesu elektrolýzy sčítanie reakcií každého kroku procesu: disociácia; samoionizácia vody; redukcia katiónov; a oxidáciu aniónu.

NaCl_(tu) → V⁺_(tu) + Cl^-_(tu)

H₂O → H⁺ + OH^-

2h⁺ + 2e → H_{2 písm. G)}

2Cl^-_(tu) → 2e + Cl_{2 písm. G)}

Vyvažovaním rovníc a elimináciou položiek, ktoré sa opakujú v reaktantoch a výrobkoch, máme:

2NaCl_(tu) + 2 H₂O_(tekutý.) → 2Na⁺_(tu) + 2OH^-_(tu) + H_{2 písm. G)} + Cl_{2 písm. G)}

Pri analýze globálnej rovnice máme v roztoku stále ióny Na.⁺_(tu) a oh^-_(tu), tvoriaci lúh sodný (NaOH), okrem produktu vodíkový plyn, tvorený na katóde, a plyn chlór, tvorený na anóde.

Pozri tiež:Kvantitatívne aspekty elektrolýzy

vyriešené cviky

Otázka 01 (UEG) Galvanické zinkovanie je proces, ktorý umožňuje nanášanie kovového povlaku na konkrétny kus. Ďalej je zobrazené experimentálne zariadenie nastavené na umožnenie niklovania kľúča.

V procese poťahovania kľúča niklom dôjde k reakcii X, predstavovanej polovičnou reakciou Y. V tomto prípade môže byť dvojica XY reprezentovaná:

a) redukcia, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

b) redukcia, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

c) oxidácia, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

d) oxidácia, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

e) redukcia, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Rozhodnutie: Písmeno e “. Ióny prítomné v roztoku sú: katióny: Ni²⁺ a H⁺; anióny: SO₄^2- a oh^-. Pre katióny Ni²⁺ má prednosť vo výboji, a preto bude trpieť redukciou katódy podľa rovnice: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (y).

Otázka 02 (FMABC-SP) Zvážte nasledujúci systém používaný pri čistení kovovej medi:

V tomto procese:

a) II predstavuje katódu, kde dochádza k oxidácii.

b) II predstavuje anódu, kde dochádza k redukcii.

c) I predstavuje katódu, kde dochádza k oxidácii.

d) I predstavuje katódu, pri ktorej dochádza k redukcii.

e) I predstavuje anódu, kde dochádza k oxidácii.

Rozhodnutie: Písmeno e “. Pri elektrolýze sa elektróda spojená s kladným pólom generátora nazýva anóda a v nej anióny strácajú elektróny a podliehajú oxidácii podľa rovnice: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Otázka 03 (Fatec-SP) Na pochrómovanie oceľového krúžku študent zostavil elektrolytický obvod znázornený na nasledujúcom obrázku pomocou zdroja jednosmerného prúdu.

Počas činnosti obvodu je správne konštatovať, že k nemu dochádza

a) uvoľnenie plynného chlóru na anóde a usadeniny kovového chrómu na katóde.

b) uvoľňovanie plynného chlóru na katóde a usadzovanie kovového chrómu na anóde.

c) uvoľnenie plynného kyslíka na anóde a usadenie kovovej platiny na katóde.

d) uvoľňovanie plynného vodíka na anóde a korózia kovovej platiny na katóde.

e) uvoľňovanie plynného vodíka na katóde a korózia kovovej ocele na anóde.

Rozhodnutie: Písmeno A". Ióny prítomné v roztoku sú: katióny: Cr³⁺ a H⁺; anióny: Cl^- a oh^-. Pre katióny je Cr³⁺ má prednosť vo výboji, a preto bude trpieť redukciou na katóde podľa rovnice: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Pre anióny má prednosť vo výboji Cl-, a preto bude na anóde podliehať oxidácii podľa rovnice: 2Cl^-_(tu) → 2e + Cl_{2 písm. G).}

To znamená, že na anóde (platinová časť) budeme mať uvoľňovanie plynného chlóru Cl_2, a v katóde (oceľový krúžok) depozícia kovového chrómu.

Autor: Victor Ferreira
Učiteľ chémie