Водний електроліз: що таке, як, вправи

THE водний електроліз є окисно-відновна реакція не спонтанний що відбувається з проходженням електричний струм через розчин іони розчинено в Вода. Щоб добре це зрозуміти, важливо знати, що таке сам електроліз. Слідувати!

Дивіться також: Що таке магматичний електроліз?

Що таке електроліз і для чого він потрібен?

Електроліз - це назва хімічної окисно-відновної реакції, яка виникає внаслідок проходження електричного струму. Ця реакція може відбуватися двома шляхами: a магматичний електроліз та електроліз у водному іонному розчині. Останнє цікавить нас у цьому тексті.

В обох типах електролізу є іони, різниця полягає в тому, що у першого типу іонна сполука є акторський склад і в процесі немає води, а в другому, як сказано в назві, є іонна сполука розчинено у воді.

Електроліз - це хімічний процес, який використовується для отримання хімічні елементи (подібно до металів, водень, берилій, хлор, серед інших), для процес цинкування, такі як хромування та нікелювання, а також для електролітичне очищення металу. Якщо вас цікавить ця тема, прочитайте наш текст: Концепція електролізу.

Процес цинкування металевих конструкцій в цинковій ванні.

Водний електроліз

При водному електролізі ми маємо іонну сполуку, розчинену у воді, і цю, шляхом дисоціація або іонізація, виділяє свої іони в розчин, дозволяючи пропускати електричний струм. На додаток до іонів, що виділяються іонною сполукою, ми повинні враховувати іони з автоіонізація води:

H₂O → H⁺ + ОН^-

Оскільки для електролізу потрібен електричний струм, тоді ми говоримо, що він є неспонтанний процес. що трапляється саме з всупереч процесу, який спостерігається у стосі, який, у свою чергу, перетворює хімічну енергію, отриману в результаті реакції, на виробництво електричної енергії.

Як відбувається водний електроліз

Як уже було сказано, під час водного електролізу ми повинні враховувати похідні від води іони та іони, отримані з розчиненої сполуки. Див. Приклад дисоціації хлориду натрію:

NaCl_(тут) → В⁺_(тут) + Кл^-_(тут)

Отже, розчин має два катіони (H⁺ і далі⁺) і два аніони (OH^- і Cl^-). Однак лише один катіон і один аніон зазнають окислення-відновлення за рахунок електричного розряду. Щоб визначити, на кого з них це вплине, ми маємо a черга пріоритетів, представлені нижче, у порядку зростання:

- Катіони: Метали сімейств 1,2 і 13 +

- аніони: Аніони кисню та F^- -

Отже, на прикладі електроліз у водному розчині хлористий натрій, маємо, що іони Н⁺ і Cl^- зазнає електричного розряду. Тепер ми зробимо аналізувати того, що відбувається на кожному з полюсів:

• Катод і анод

Біля катод, негативний полюс електролізера, електрони досягають електрода і саме сюди мігрують катіони, присутні в розчині. Отже, саме тут відбувається розряд катіона Н.⁺ та його зменшення, згідно з наступним рівнянням:

2 год⁺ + 2e → H_{2 (г)}

На аноді, позитивному полюсі електролізера, катіони, присутні в розчині Розряджаються і втрачають свої електрони. Тому що він має пріоритет завантаження над OH^-, Cl^- мігрує до анода, де зазнає окислення згідно з таким рівнянням:

2Cl^-_(тут) → 2e + Cl_{2 (г)}

Ми можемо написати загальне рівняння процесу електролізу складання реакцій кожного кроку процесу: дисоціація; самоіонізація води; відновлення катіону; і окислення аніона.

NaCl_(тут) → В⁺_(тут) + Кл^-_(тут)

H₂O → H⁺ + ОН^-

2 год⁺ + 2e → H_{2 (г)}

2Cl^-_(тут) → 2e + Cl_{2 (г)}

Балансуючи рівняння та усуваючи елементи, що повторюються в реагентах та продуктах, ми маємо:

2NaCl_(тут) + 2Н₂О_{(рідина.)} → 2Na⁺_(тут) + 2ОН^-_(тут) + H_{2 (г)} + Кл_{2 (г)}

Аналізуючи глобальне рівняння, ми все ще маємо в розчині іони Na.⁺_(тут) і о^-_(тут), утворюючи їдкий натр (NaOH), один з продуктів реакції, крім водень газ, що утворюються на катоді, і газ хлор, що утворюються на аноді.

Дивіться також:Кількісні аспекти електролізу

розв’язані вправи

Питання 01 (UEG) Цинкування - це процес, який дозволяє надати металеве покриття конкретному шматку. Нижче наведено експериментальний пристрій, встановлений для забезпечення нікелювання ключа.

У процесі покриття ключа нікелем відбуватиметься реакція X, представлена ​​напівреакцією Y. У цьому випадку пара XY може бути представлена:

а) редукція, Ni⁺ + 1e^– → Ni (s)

б) відновлення, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

в) окислення, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

г) окислення, Ni (s) → Ni²⁺ + 2e^–

д) редукція, Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s)

Дозвіл: Літера е ". У розчині присутні іони: катіони: Ni²⁺ та H⁺; аніони: ТАК₄^2- і о^-. Для катіонів Ni²⁺ він має пріоритет при розряді і, отже, зазнає зменшення катода, згідно з рівнянням: Ni²⁺ + 2e^– → Ni (s).

Запитання 02 (FMABC-SP) Розглянемо таку систему, яка використовується для очищення металевої міді:

У цьому процесі:

а) II являє собою катод, де відбувається окислення.

б) II являє собою анод, де відбувається зменшення.

в) I являє собою катод, де відбувається окислення.

г) I являє собою катод, на якому відбувається відновлення.

д) I являє собою анод, де відбувається окислення.

Дозвіл: Літера е ". При електролізі електрод, з'єднаний з позитивним полюсом генератора, називається анодом, і в ньому аніони втрачають електрони і зазнають окислення, згідно з рівнянням: Cu⁰ → Cu²⁺ + 2e.

Запитання 03 (Fatec-SP) Щоб хромувати сталеве кільце, студент зібрав електролітичну схему, показану на наступному малюнку, використовуючи джерело постійного струму.

Під час роботи схеми правильно говорити, що вона виникає

а) виділення хлорного газу на аноді та металевого хрому на катоді.

б) виділення газу хлору на катоді та відкладення металевого хрому на аноді.

в) виділення газу кисню на аноді та відкладення металевої платини на катоді.

г) виділення газоподібного водню на аноді та корозія металевої платини на катоді.

д) виділення газоподібного водню на катоді та корозія металевої сталі на аноді.

Дозвіл: Літера a ". Присутніми в розчині іонами є: катіони: Cr³⁺ та H⁺; аніони: Cl^- і о^-. Для катіонів Cr³⁺ він має пріоритет при розряді, і, отже, він зазнає зменшення на катоді, згідно з рівнянням: Cr³⁺ + 3e^– → Cr (s).

Для аніонів Cl- має пріоритет у розряді і, отже, зазнає окислення на аноді, згідно з рівнянням: 2Cl^-_(тут) → 2e + Cl_{2 (г).}

Тобто на аноді (платиновій частині) ми будемо виділяти газоподібний хлор Cl_2, а в катоді (сталеве кільце) - осадження металевого хрому.

Віктор Феррейра
Вчитель хімії

Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/eletrolise-solucao-aquosa.htm