Анодные процессы

На аноде возможны процессы окисления:

- материал анода Me – nē = Meⁿ⁺;

- молекул воды 2 H₂O – 4ē = О₂↑ + 4Н⁺;

- анионов солей 2 Cl^– – 2ē = Cl₂; – 2ē + H₂O → + 2Н⁺.

Анионы кислородсодержащих кислот, имеющие в своем составе атом элемента в высшей степени окисления (, и др.), при электролизе водных растворов на аноде не разряжаются. С учетом перенапряжения величину потенциала выделения кислорода нужно считать равной 1, 8 В.

Пример 1. Электролиз водного раствора сульфата калия с инертными электродами:

К₂SO₄ = 2 К⁺ + .

К(-) К+, H OH = - 2, 92B, ≈ - 1B, Так как > , происходит восстановление воды: 2Н2О + 2ē = Н2 + 2ОН–. Среда щелочная.

А(+) , H OH Сульфат-ионы не разряжаются, происходит окисление воды: ≈ 1, 8 В 2Н2О – 4ē = О2 + 4Н+. Среда кислая.

 

Пример 2. Электролиз водного раствора хлорида олова с инертными электродами: SnCl₂ = Sn²⁺ + 2Cl^–

К(-) Sn2+, H OH = - 0, 136 B, ≈ -1 B, > , идет процесс восстановления ионов олова: Sn2+ + 2ē = Sn.

А(+) Cl–, H OH = + 1, 36 В ≈ 1, 8 B < , идет процесс окисления ионов Cl–: 2 Cl– – 2ē = Cl 2.

Пример 3. Электролиз сульфата меди с медным анодом:

CuSО₄ = Cu²⁺ + .

(-) Катод Cu 2+, H2O = + 0, 34 В; ≈ - 1 B. Так как > , происходит восстановление ионов меди: Cu 2+ + 2ē = Cu.

(+) Анод Cu, , H2O = + 0, 34 В; ≈ 1, 8 B Сульфат ионы не разряжаются. Так как < , то анод растворяется: Cu – 2ē = Cu 2+.

 

Количественные соотношения при электролизе определяют в соответствии с законами, открытыми М. Фарадеем в 1834 г.

Обобщенный закон Фарадея связывает количество вещества, образовавшегося при электролизе, со временем электролиза и силой тока:

m = M ,

где m – масса образовавшегося вещества, г;

М – молярная масса вещества, г/моль;

n – количество электронов, участвующих в электродном процессе;

I – сила тока, А;

t – время электролиза, с;

F – постоянная Фарадея (96500 Кл/моль).

Для газообразных веществ, выделяющихся при электролизе, формулу используют в виде

V = V⁰ ,

где V – объем газа, выделяющегося на электроде;

V⁰ – объем 1 моль газообразного вещества при нормальных условиях (22, 4 л/моль).

Пример 4. Рассчитать массу олова и объем хлора при нормальных условиях, выделившихся при электролизе раствора хлорида олова с инертными электродами в течение 1 часа при силе тока 4 А.

Решение:

m_Sn = 118, 7∙ = 8, 86 г; V_Cl2 = 22, 4∙ = 1, 67 л.