Катодные процессы

Электролиз растворов

Задания для самостоятельной подготовки

Рассмотрите коррозию гальванопары, используя потенциалы (табл. П. 7): укажите анод и катод, напишите электронно-ионные уравнения полуреакций анодного и катодного процессов, суммарные ионное и молекулярное уравнения окислительно-восстановительной реакции, протекающей при гальванокоррозии, укажите направление перемещения электронов в системе.

Электролиз – совокупность процессов, протекающих при пропускании электрического тока через раствор или расплав электролита. В случае пропускания электрического тока через водный раствор электролита процесс осложняется возможностью участия в процессе электролиза воды. При электролизе происходит превращение электрической энергии в химическую.

Ячейка для электролиза, называемая электролизером, состоит из емкости, наполненной раствором электролита и двух электродов. Катод – электрод, на котором идет реакция восстановления, у электролизера подключен к отрицательному полюсу источника тока. Анод – электрод, на котором протекает реакция окисления, подключен к положительному полюсу источника тока.

Электроды, используемые в ходе электролиза, можно разделить на активные (расходуемые) и инертные (нерасходуемые). Активным называется анод, материал которого может окисляться в ходе электролиза. Инертным называется анод, материал которого не окисляется в ходе электролиза. В качестве материалов для инертных анодов чаще всего применяют графит, уголь, платину.

На катоде могут происходить следующие процессы восстановления:

· восстановление молекул воды (в нейтральной или щелочной среде):

2H₂O + 2 ē = H₂ + 2OH,

· ионов водорода (в кислой среде):

2H⁺ + 2 ē = H₂

· восстановление ионов металлов:

Меⁿ⁺ + n ē = Ме

Последовательность, в которой происходит восстановление ионов металлов на катоде из растворов, определяется рядом стандартных электродных потенциалов. Чем левее металл в ряду стандартных потенциалов, тем труднее его ион восстанавливается при электролизе. При этом возможны три случая:

· катионы металлов, имеющих стандартный потенциал больший, чем у водорода (от Н⁺ до Au³⁺), при электролизе практически полностью восстанавливаются на катоде, выделения водорода не происходит;

· катионы металлов, имеющих малую величину (менее –1 В) стандартного потенциала (от начала ряда до Mn²⁺ включительно), не восстанавливаются на катоде, а вместо них восстанавливается водород из молекул воды;

· катионы металлов, имеющих стандартный электродный потенциал меньший, чем у водорода, но больший, чем у алюминия (от Mn²⁺ до Н⁺), при электролизе на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды.