ПРИМЕРЫ СОСТАВЛЕНИЯ УРАВНЕНИЙ РЕАКЦИЙ ЭЛЕКТРОЛИЗА

 

1) Электролиз расплавов сводится к разложению сложного вещества на простые, соответствующие элементному составу сложного вещества:

ток (К) (А) ток (К) (А)

2NaCl --------→ 2Na + Cl₂ 2Al₂O₃ ----------→ 4Al + 3O₂

 

2) При электролизе растворов в электродных процессах может участвовать вода. Характер электродных процессов зависит от типа катионов и анионов, в соответствии с опорным конспектом.

Пример 1: СuSO₄ → Сu²⁺ + SO₄^2-

Катод: катионы Сu²⁺ - катионы металла, стоящего в ряду напряжений после Н, следовательно, на катоде протекает восстановление металла:

(К): Сu²⁺ + 2 е → Сu⁰

Анод: анионы SO₄^2- - кислотные остатки высшей кислородсодержащей кислоты, следовательно, на аноде протекает окисление молекул воды:

(А): 2Н₂О - 4е → 4Н⁺ + О₂

По методу электронного баланса следует уравнять количество отданных и принятых электронов через наименьшее общее кратное. Уравнение катодной реакции следует умножить на коэффициент 2 и сложить катодную и анодную реакцию:

2Сu²⁺ + 4 е + 2Н₂О - 4е → 2Сu⁰ + 4Н⁺ + О₂.

После приведения подобных получим сокращенное ионное уравнение электролиза:

2Сu²⁺ + 2Н₂О → 2Сu⁰ + 4Н⁺ + О₂.

Для составления молекулярного уравнения потребуется кислотный остаток исходной соли:

2СuSO₄ + 2Н₂О → 2Сu⁰ + 2Н₂SO₄ + О₂.

(K) (A) (A)

 

Пример 2: KCl → K⁺ + Cl^-

Катод: катионы К⁺ - катионы металла, стоящего в самом начале ряда напряжений, до Al, - на катоде восстанавливаются молекулы воды:

(К): 2Н₂O + 2е^- → Н₂ + 2ОН^-

Анод: анионы Сl^- - кислотные остатки галогеноводородной кислоты, на аноде окисляются сами анионы:

(А): 2 Cl^- – 2е → Cl₂°

В соответствии с тем, что число электронов, отданных на катоде, равно числу электронов, принятых на аноде, коэффициенты в суммарном уравнении соот­ветствуют электродным процессам. Суммарное уравнение в левой части должно содержать воду, так как она принимает участие в электродном процессе. Cокращенное ионное уравнение электролиза:

2Н₂O + 2 Cl^- → Н₂ + 2ОН^- + Cl₂°

В соответствии с катионом исходной соли одним из продуктов электролиза будет гидроксид калия: 2KCl + 2Н₂O → 2КОН + Н₂ + Cl₂

(K) (K) (A)

 

Пример 3: K₂SO₄ → 2К⁺ + SO₄^2-

И на катоде, и на аноде разряжаются молекулы воды. Если между катодом и анодом нет диафрагмы (полупроницаемой перегородки), электролиз подобных солей сводится к электролизу воды. Результатом является уменьшение массы раствора при сохранении прежнего содержания растворённого вещества, то есть раствор становится более концентрированным.

В присутствии диафрагмы между катодом и анодом:

(K): 2Н₂O + 2е → 2OН^- + Н₂

(A): 2Н₂O – 4е → 4Н⁺ + O₂

В соответствии с принципом электронного баланса, на катодную реакцию необходимо умножить на коэффициент 2. Получается, что суммарно в электродных процессах задействовано 6 молекул воды: 4Н₂O + 4е + 2Н₂O – 4е → 4OН^- + 2Н₂ + 4Н⁺ + O₂.

После приведения подобных получим молекулярное уравнение: 2Н₂О → 2Н₂ + О₂.

(К) (А)