Катодные процессы

При рассмотрении этих процессов необходимо учитывать потенциал процесса восстановления водорода 2Н+ + 2ē → Н2:

φ 2Н+/Н2 = 0,059 lg[H+] = -0,059рН

Нейтральная среда (рН=7):

φ 2Н+/Н2 = -0,059•7= - 0,41В

• Металлы, стоящие в ряду напряжений до Al (Ti) включительно не восстанавливаются при электролизе водных растворов, т.к. их потенциал меньше, чем — 0,41В. В этих случаях на катоде образуется водород:

Среда нейтральная (рН=7):

2Н2О + 2ē → Н2 +2ОН—

Среда кислая (рН<7):

2Н+ + 2ē → Н2

• Металлы, стоящие в Ряду от Sn до конца, имеют φ0 > - 0,41В, и из нейтральных растворов электролитов они будут восстанавливаться на катоде.

• Для металлов средней части Ряда, у которых φ0 ~ — 0,41В, необходимо учитывать условия проведения электролиза (концентрацию, температуру).

•

Анодные процессы

Различают электролиз с активным (растворимым) и электролиз с инертным (материал, которого не претерпевает изменений в ходе электролиза) анодами.

Инертные аноды: угольные, графитовые, платиновые аноды, аноды из нержавеющей стали.

Анионы образуют собственный ряд напряжений, в котором слева направо увеличивается значение стандартного электродного потенциала:

Cl— S—2 I— Br— OH— (Н2О) SO42— NO3— NO2— F—φ0

• При электролизе водных растворов щелочей, кислородсодержащих кислот и их солей, фтороводорода и фторидов происходит электрохимическое выделение кислорода.

Щелочная среда (рН>7):

4ОН— → О2 + 2Н2О + 4ē

Нейтральная среда (рН>7):

2Н2О → О2 + 4Н+ + 4ē

• При электролизе водных растворов безкислородных кислот и их солей у анода будут разряжаться анионы этих кислот.

• Анод растворимый - в число конкурирующих процессов включают окисление материала анода.

Будет протекать тот процесс, который характеризуется наименьшим значением электродного потенциала.

Электролиз раствора CuCl2 с инертным анодом

Катод «-»

1) Cu2+ + 2ē → Cu0; φ01=0,34В

2) 2Н2О+2ē→Н2+2ОН—; φ02=- 0,41в

φ01 > φ02 – на катоде будет протекать восстановление меди.

Анод «+»

2Cl— - 2ē→ Cl20;

2Н2О - 4ē → О2 + 4Н+;

На аноде будут разряжаться хлорид-ионы.

Суммарное уравнение электролиза:

CuCl2 + Н2О → Cu0 + Cl20 + Н2О