Примеры записи процессов электролиза

 

Электролиз раствора сульфата натрия, электроды инертные

 

В растворе сульфат натрия диссоциирует:

 

Na₂SO₄ = 2Na⁺ + SO₄^2–

 

На катоде (–):

накапливаются ионы Na⁺, натрий очень активный металл, идет процесс восстановления водорода:

 

2Н₂О + 2 ē = H₂ + 2OH^–

 

 

На аноде (+):

накапливаются ионы SO₄^2–, кислородсодержащие кислотные остатки не окисляются, идет процесс окисления кислорода:

 

2Н₂О – 4 ē = О₂ + 4H⁺

 

Суммарно процесс электролиза раствора сульфата натрия выражается уравнением (в случае если катодное и анодное пространство разделены):

 

2Na₂SO₄ + 6Н₂О  2H₂ + 4NaOH + О₂ + 2H₂SO₄

                                        у катода      у анода

 

Таким образом, у катода образуется газ водород и раствор гидроксида натрия, у анода – газ кислород и раствор серной кислоты.

Если перемешивать раствор, то электролиз сводится к разложению воды:

2Н₂О  2H₂ + О₂

 

На катоде выделяется газ водород, на аноде – кислород. В этом случае роль соли сводится к увеличению электропроводности раствора.

 

Электролиз раствора хлорида калия, электроды инертные

 

В растворе хлорид калия диссоциирует:

 

KCl = K⁺ + Cl^–

 

На катоде (–):

накапливаются ионы K⁺, калий очень активный металл, идет процесс восстановления водорода:

 

2Н₂О + 2 ē = H₂ + 2OH^–

 

На аноде (+):

ионы хлора окисляются:

 

2Cl^– – 2 ē = Cl₂

 

Суммарно процесс электролиза раствора хлорида калия выражается уравнением:

2KCl + 2Н₂О  H₂ + 2KOH + Cl₂

                                          катод анод

 

Таким образом, у катода образуется газ водород и раствор гидроксида калия, у анода – газ хлор. Электролиз хлоридов щелочных металлов – важный промышленный способ получения NaOH, KOH, Cl₂.

 

Электролиз раствора гидроксида калия, электроды инертные

 

В растворе гидроксид калия диссоциирует:

 

KOH = K⁺ + OH^–

 

На катоде (–):

накапливаются ионы K⁺, калий очень активный металл, идет процесс восстановления водорода:

 

2Н₂О + 2 ē = H₂ + 2OH^–

 

На аноде (+):

гидроксид-ионы окисляются:

 

4OH^– – 4 ē = O₂ + 2Н₂О

 

Суммарно процесс электролиза раствора гидроксида калия выражается уравнением:

 

4KOH + 2Н₂О  2H₂ + 4KOH + О₂

                                              катод анод

 

Таким образом, электролиз сводится к разложению воды.

 

Электролиз раствора сульфата никеля, электроды инертные

 

В растворе сульфат никеля диссоциирует:

 

NiSO₄ = Ni²⁺ + SO₄^2–

 

На катоде (–):

никель – металл средней активности, ионы Ni²⁺ восстанавливаются у катода:

Ni²⁺ + 2 ē = Ni⁰

 

Параллельно идет побочный процесс восстановления водорода:

 

2Н₂О + 2 ē = H₂ + 2OH^–

 

На аноде (+):

накапливаются ионы SO₄^2–, кислородсодержащие кислотные остатки не окисляются, идет процесс окисления кислорода:

 

2Н₂О – 4 ē = О₂ + 4H⁺

 

Суммарно процесс электролиза раствора сульфата никеля выражается уравнением (восстановление водорода обычно не учитывают):

 

2NiSO₄ + 2Н₂О  2Ni + О₂ + 2H₂SO₄

                              катод       анод

 

Таким образом, у катода образуется металл никель, у анода – газ кислород и раствор серной кислоты.

Электролиз раствора хлорида меди, электроды инертные

 

В растворе хлорид меди диссоциирует:

 

CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^–

 

На катоде (–):

медь – малоактивный металл, на катоде идет только восстановление меди:

Cu ²⁺ + 2 ē = Cu⁰

 

На аноде (+):

ионы хлора окисляются:

 

2Cl^– – 2 ē = Cl₂

 

Суммарно процесс электролиза раствора хлорида меди выражается уравнением:

CuCl₂      Cu    +  Cl₂

                           катод анод

 

Таким образом, у катода образуется металл медь, у анода – газ хлор.

 

Электролиз раствора сульфата меди с медным анодом

Обычно катодом является химически чистая медь, а анодом – черновая медь. В растворе сульфат меди диссоциирует:

 

CuSO₄ = Cu²⁺ + SO₄^2–

На катоде (–):

ионы меди восстанавливаются:

 

Cu ²⁺ + 2 ē = Cu⁰

На аноде (+):

анодная медь окисляется, уходит в раствор:

 

Cu⁰ – 2 ē = Cu ²⁺

 

В процессе электролиза металл с анода переносится на катод, что широко используется на практике для нанесения металлических покрытий или очистки металлов.