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 chemickej redoxnej reakcie, ku ktorej dochádza v dôsledku prechodu 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, že v prvom type je iónová zlúčenina obsadenie a v procese nie je žiadna voda, a v druhej, ako hovorí názov, je iónová zlúčenina rozpustený vo vode.

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 práve 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 pridanie 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

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm