Электролиттердің су ерітінділерінің электролизі Тапсырмаларды шешу мысалдары

Тақырып 12. Электролиттердің су ерітінділерінің электролизі

Тапсырмаларды шешу мысалдары

Мысал 12.1. Электролиттердің су ерітінділерінің электролизінде графитті электродтарда өтетін процестер теңдеуін құрыңыз: KOH, NiCl2, Al(NO3)3. Электродтарда түзілетін электролиз өнімдерін көрсетіңіз.

     Шешімі.

[pic 1]

Электродтар процестері электр литттің су ерітіндісінің құрамына, тотықтырғыштар мен қалпына келтіргіштер мен электрод материалдарының электрод потенциалдарының шамаларына байланысты.

Катодтағы процестер электролиттің Сулы ерітіндісіндегі металл ионының (қалпына келтіргіштің) табиғатына байланысты: стандартты электродты әлеуеттің шамасымен анықталатын металдың химиялық белсенділігіне байланысты Е0 (10.2 мысалды қараңыз, 11 қосымша), электролит құрамынан (рН ерітінді), бірақ электрод материалдарына байланысты емес.[pic 2]

[pic 3]

Анодтағы процестер анод дайындалған материалға және электролиттің Сулы ерітіндісіндегі аниондардың табиғатына байланысты.

Ерімейтін және еритін анодтар бөлінеді.[pic 4][pic 5]

Су ерітіндісінде KOH ионға диссоциацияланады, сілтілік орта пайда болады (рН > 7):

KOH = K+ + OH−.

Су ерітіндісіне екі графитті электродтарды батыру және оларды тұрақты токтың сыртқы көзінің полюстеріне қосу кезінде иондардың бағытталған қозғалысы басталады және электродтарда тиісті тотығу - қалпына келтіру процестері өтетін болады.[pic 6]

     Анодқа А (+) OH− аниондары, катодқа к (−) – катиондар K+қозғалады.

     Анодта сілтілі ортада oh-иондары тотығады, катодта су молекулалары қалпына келтіріледі, себебі калий стандартты электродтық потенциалдар қатарында литий мен титан арасында орналасады. (11 қосымша):

 анодта А(+): 4OH− – 4ē = O2 + 2H2O;

катодта К(−): 2H2O + 2ē = H2 + 2OH−.

Осылайша, анодта KOH су ерітіндісінің электролизі кезінде оттегі, ал катодта - сутегі бөлінеді.

NiCl2 су ерітіндісінде иондарға диссоциацияланады:

NiCl2 = Ni2+ + 2Cl−.

Ион Cl-оттексіз аниондарға жатады және анодта тотығады. Катодта бір мезгілде ni2+ катиондары мен су молекулалары қалпына келтіріледі, себебі никельдің стандартты әлеуеті титан мен сутегі арасында (11 қосымша):

 анодта А(+): 2Cl− – 2ē = Cl2; катодта К(−): Ni2+ + 2ē = Ni0;

2H2O + 2ē = H2 + 2OH−.

NiCl2 су ерітіндісінің электролизінің өнімдері анодтағы хлор, никель және катодтегі сутегі болып табылады.

Су ерітіндісінде Al(NO3)3 иондарға диссоциациялайды:

Al(NO3)3 = Al3+ + 3NO3−.

       Анодта су молекулалары тотығады, себебі ион NO3-құрамында оттегі бар аниондарға жатады, катодта су молекулалары қалпына келтіріледі, себебі алюминий литий мен титан арасындағы стандартты электродты потенциалдар қатарында (прил. 11):

анодта А(+): 2H2O – 4ē = O2 + 4H+;

катодта К(−): 2H2O + 2ē = H2 + 2OH−.

Осылайша, Al(NO3)3 су ерітіндісінің электролизі кезінде анодта оттегі, катодта - сутегіде, яғни су молекуласының электролизі болады.

Мысал 12.2. CuCl2. су ерітіндісінің электролизі кезінде мыс элекродында өтетін процестер теңдеуін құрыңыз.  Элек-тролиз өнімдерін көрсетіңіз.

Шешімі. Егер анод инертті болмаса, еритін болса, онда анодтағы процестер электролит ерітіндісінің құрамына байланысты емес.

[pic 7]

CuCl2 су ерітіндісінде ионға диссоциацияланады: