Электролиз расплава и раствора

Электролизом называется окислительно‑восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через растворы или расплавы электролитов.

На отрицательно заряженном электроде – катоде происходит электрохимическое восстановление частиц (атомов, молекул, катионов), а на положительно заряженном электроде – аноде идет электрохимическое окисление частиц (атомов, молекул, анионов).

Примеры электролиза расплавов:

а)

б)

Электролиз воды проводится всегда в присутствии инертного электролита (для увеличения электропроводности очень слабого электролита – воды):

В зависимости от инертного электролита электролиз проводится в нейтральной, кислотной или щелочной среде (например, в присутствии K₂SO₄, H₂SO₄ или КОН).

При выборе инертного электролита необходимо учесть, что никогда не восстанавливаются на катоде в водном растворе катионы металлов, являющихся типичными восстановителями (например, Li⁺, К⁺, Са²⁺, Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺), и никогда не окисляется на аноде кислород О^‑II анионов оксокислот с элементом в высшей степени окисления (например, ClO₄^‑, SO₄^2‑, NO₃^‑, РО₄^3‑, CO₃^2‑); вместо них окисляется вода.

Примеры электролиза растворов солей:

а)

(на аноде окисляются анионы Cl^‑, а не кислород О^‑II молекул Н₂O, так как электроотрицательность хлора меньше, чем у кислорода, и следовательно, хлор отдает электроны легче, чем кислород);

б)

(на катоде восстанавливаются катионы Cu²⁺, а не водород Н^I молекул Н₂O, так как медь стоит правее водорода в ряду напряжений, т. е. легче принимает электроны, чем Н^I в воде; подробнее см. 5.3).

Подчеркнем еще раз, что электролиз – это окислительно‑восстановительная реакция, которая протекает под действием и при участии электрического тока. Уравнения электрохимических реакций отражают те процессы, которые без помощи электрического тока протекать не могут.

Примеры заданий частей А, В, С

1. В уравнении реакции

CuS + HNO₃ (конц.) → CuSO₄ + NO₂↑ +… коэффициент у формулы окислителя равен

1) 1

2) 4

3) 8

4) 11

2. В уравнении реакции

К₂Cr₂O₇ + НCl → CrCl₃ + Cl₂↑ +… коэффициент у формулы восстановителя – это

1) 14

2) 10

3) 6

4) 2

3―4. В уравнении реакции

3. Al + V₂O₅ → Al₂O₃ + V

4. MgC₂ + Cl₂ → MgCl₂ + СCl₄

сумма коэффициентов равна

1) 8

2) 13

3) 18

4) 24

5–6. В уравнении реакции

5. КMnО₄ + Н₂O + K₂SO₄ → MnO₂↓ + K₂SO₄ + KOH

6. KI + H₂O + Cl₂ → KIO₃ + HCl

сумма коэффициентов равна

1) 9

2) 10

3) 13

4) 14

7. Укажите соответствие между веществом (формула подчеркнута) и его функцией в реакции.

8. При электролизе расплава смеси гидроксида и хлорида калия набор продуктов на электродах – это

1) Н₂, O₂

2) К, O₂

3) K, Cl₂

4) Н₂, Cl₂

9. При электролизе раствора нитрата ртути (II) набор продуктов на электродах – это

1) Hg, O₂

2) H₂, O₂

3) Hg, N₂

4) H₂, N₂

10. Установите соответствие между веществом и продуктом, образующимся на катоде при электролизе раствора

11. Установите соответствие между веществом и продуктом, образующимся на аноде при электролизе раствора

12–14. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции по указанной схеме. Определите окислитель и восстановитель.

12. Mn(NO₃)₂ + HNO₃ + РЬO₂ → HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ +…

13. Zn + H₂SO₄ + HNO₃ (разб.) → ZnSO₄ + NO +…

14. K₂Cr₂O₇ + HCl + C₂H₅OH → CrCl₃ + CH₃C(H)O +…

Решение расчетных задач