Электролиз расплавов растворов

Электролиз – это окислительно — восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита.
Электроды
Катод К(-)
Анод А(+)
окисление анионов и гидроксид-ионов
восстановление катионов и
ионов водорода

Катод -это отрицательно - заряженный электрод
Анод – это положительно- заряженный электрод

Процесс на катоде
Если в растворе ионы Н+ - они разряжаются до Н2
Металлы правее Н:
Разряжаются на катоде - Ме
Металлы от Al до Н:
Восстанавливаются молекулы воды – Н2
Металлы левее Al :
Идет 2 параллельных процесса:
А) разрядка металла – Мe
Б) разрядка воды – Н2
2H2O + 2e- → H20↑+ 2OH-
Men+ + ne- → Me0
2H2O + 2e- → H20↑+ 2OH-
Men+ + ne- → Me0

Процесс на аноде
если анод растворяется (железо, цинк, медь, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона;

Анионы бескислородных кислот (кроме F-)
Разряжаются до простого вещества: S2-, I-, Br-, СI-
Анионы кислородсодержащих кислот и F-
Не разряжаются,
идет разрядка воды – О2
2 H2O - 4e- → О20↑ + 4H+
2Hal- -2e- → Cl02↑
4ОН- - 4e- → О20↑ + 2Н2О
Если анод не растворяется (его называют инертным — графит, золото, платина)

Анионы карбоновых кислот – реакция Кольбе
Происходит процесс декарбоксилирования и выделяется алкан
2СН3СОО- - 2е- → 2 СО2 + СН3-СН3

1. Анод нерастворимый (например, графитовый)
Суммарное уравнение:
Учитывая присутствие ионов Na в растворе:
Пример №1.

Суммарное ионное уравнение:
Суммарное молекулярное уравнение:
Пример №2.

2. Анод растворимый (например, медный)
Если анод растворимый, то металл анода будет окисляться:
Катионы Cu2+ в ряду напряжений стоят после (Н+), поэтому они и будут восстанавливаться на катоде.

Алгоритм составления уравнений электролиза:

Проверь себя…
Задания на электролиз

При электролизе водного раствора хлорида лития (LiCL) на аноде в результате электролиза образуется:
1) хлор
2) литий
3) кислород
4) водород
Задание 1
Установите соответствие между формулой соли и продуктом,
образующимся на катоде при электролизе её водного раствора:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите
соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

При электролизе водного раствора хлорида лития (LiCL) на аноде в результате электролиза образуется:
1) хлор
2) литий
3) кислород
4) водород
Задание 2
Установите со­от­вет­ствие между фор­му­лой соли и продуктом,
ко­то­рый образуется на инерт­ном аноде в ре­зуль­та­те электролиза
её вод­но­го раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой,
подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

Задание 3
Установите соответствие между формулой соли и продуктом,
образующимся на катоде при электролизе её водного раствора:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите
соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

Задание 4
Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между фор­му­лой соли и про­дук­том,
об­ра­зу­ю­щим­ся на ка­то­де при элек­тро­ли­зе её вод­но­го рас­тво­ра:
к каж­дой по­зи­ции, обо­зна­чен­ной бук­вой, под­бе­ри­те
со­от­вет­ству­ю­щую по­зи­цию, обо­зна­чен­ную циф­рой.
Ca(NO3)2
CuSO4

Задание 5
Уста­но­ви­те со­от­вет­ствие между ве­ще­ством и про­дук­та­ми
его элек­тро­ли­за в рас­тво­ре или рас­пла­ве: к каж­дой по­зи­ции,
обо­зна­чен­ной бук­вой, под­бе­ри­те со­от­вет­ству­ю­щую по­зи­цию,
обо­зна­чен­ную циф­рой.
KCl (водный раствор) Na, Cl2

Задание 6
Вычислите объём в литрах газа, выделяющегося на аноде при электролизе водного раствора гидроксида кальция с инертными электродами, если на катоде выделился газ объемом 67,2 л (при н.у.).
1) 16,8; 2) 11,2; 3) 33,6; 4) 5,6.
Решение:
Электролиз водного раствора гидроксида кальция с инертными электродами:
Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е— → Н2;
Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е— → O2 + 4Н+;
Процесс электролиза сводится к разложению воды:
2H2O(электролиз) → 2H2↑ + O2↑.
n(H2) = 67,2/22,4 = 3 моль;
n(O2) = n(H2)/2 = 3/2 = 1,5 моль;
V(O2) = 22,4 ⃰1,5 = 33,6 л.

Задание 7
Какая масса (в граммах) гидроксида лития образуется в растворе при электролизе водного раствора хлорида лития с инертными электродами с инертными электродами, если на аноде выделяется 10,08 л газа (н.у.)?
1) 24; 2) 46; 3) 19; 4) 21,6.
Решение:
Электролиз водного раствора хлорида лития с инертными электродами:
Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е— → Н2;
Анодный процесс A(+) будет: 2Cl— — 2е— → Cl2;
Cуммарный процесс электролиза:
2LiCl + 2H2O (электролиз) → H2↑ + Cl2↑ + 2LiOH.
n(Cl2) = 10,08/22,4 = 0,45 моль;
n(LiOH) = 2n(Cl2) = 0,45 ⃰0,45 = 0,9 моль;
М(LiOH) = 24 г/моль;
m(LiOH) = 24 ⃰0,9 = 21,6 г.