Каковы катодные и анодные процессы (угольный анод при электролизе водного раствора, содержащего смесь солей: FeCl2, Ni(NO3)2
При электролизе водных растворов необходимо учитывать возможность участия молекул воды и продуктов ее диссоциации – ионов H+ и ОН- в реакциях, протекающих на электродах.
В растворе имеются:
MnCl2 → Mn2+ + 2Cl–
Ni(NO3)2 → Ni2+ + 2NO3–
Н2О ⇆ Н+ + ОН–
На катоде К(–) могут происходить процессы:
Mn2+ + 2ē → Mn, φ° = – 1,19 В
Ni2+ + 2ē → Ni, φ° = – 0,25 В — более сильный окислитель
2Н2О + 2ē → Н2↑ + 2ОН–, φ(рН=7) = – 0,41 В
На аноде А(+) могут происходить процессы:
2Cl– – 2ē → Cl2↑, φ° = 1,36 В — более сильный восстановитель
2Н2О – 4ē → О2↑ + 4Н+, φ(рН=7) = + 0,815 В + Δφ (до +1,5В
Поэтому на катоде восстанавливаются катионы никеля, а на аноде – анионы хлора:
Катодный процесс: Ni2+ + 2ē → Ni
Анодный процесс: 2Cl– – 2ē → Cl2↑
Источник: funnychemistry.ru
Электролиз растворов. 1 часть. 10 класс.
14. Тема «Гальванические элементы. Электролиз»
Электрохимические процессы нашли широкое применение в современных химических источниках электрического тока, гальванических элементах, аккумуляторах, сухих элементах, а также в гальванотехнике, гальваностегии и гальванопластике.
При изучении этой темы необходимо:
— рассмотреть механизм возникновения электродного потенциала на границе металл – раствор и его количественное определение;
— ознакомиться с принципом построения ряда стандартных электродных потенциалов;
— знать уравнение Нернста и применять его в расчетах э.д.с.
— приобрести навыки в составлении электронных уравнений процессов, протекающих на электродах при работе гальванических элементов, аккумуляторов, а также при электролизе расплавов и растворов электролитов.
Задания для самостоятельной работы
1. Вычислите электродный потенциал, возникающий при погружении цинка в раствор его соли с концентрацией катионов Zn 2+ 0,001моль/л.
2. Составьте схемы гальванических элементов, в которых протекают следующие реакции:
3. Напишите уравнения химических процессов, происходящих при электролизе водного раствора фосфата натрия с инертным анодом.
1. Вычислите потенциал водородного электрода, если концентрация водородных ионов Н + в растворе равна 3,8∙10 -3 моль/л.
2. Какие процессы протекают на электродах в гальваническом элементе, образованном цинковым и никелевым электродами, погруженными в 0,1М растворы их солей? Рассчитайте э.д.с. этого элемента.
3. Составьте уравнения химических процессов, протекающих при электролизе расплавов NaOH и NiCl2 c инертными электродами.
1. Определите величину электродного потенциала, возникающего при погружении меди в 0,0005М раствор нитрата меди(ІІ).
2. Какие процессы протекают на электродах в гальваническом элементе, образованном электродами Cu/Cu 2+ и Hg/Hg 2+ ? Укажите электрод — восстановитель и электрод – окислитель.
Часть 3-2. Электролиз водных растворов. Примеры решений уравнений (подробно).
3. Составьте схемы электролиза водного раствора нитрата меди (ІІ), если:
б) анод — угольный.
1. Вычислите величину электродного потенциала, возникающего при погружении никеля в 0,0002М раствор сульфата никеля.
2. Вычислите э.д.с. гальванического элемента, образованного магниевым и цинковым электродами, погруженными в растворы их солей с концентрациями ионов Mg 2+ 0.001моль/л; Zn 2+ 0.1моль/л. В каком направлении движутся электроны во внешней цепи?
3. Чем отличаются процессы у электродов при электролизе водных растворов нитрата серебра и нитрата калия? Какие вещества выделяются у катода и анода?
1. Вычислите величину электродного потенциала, возникающего при погружении алюминия в 0,0005М раствор сульфата алюминия.
2. Составьте схемы гальванических элементов для определения стандартных электродных потенциалов Fe/Fe 2+ и Cu/Cu 2+ . Укажите электрод — восстановитель и электрод – окислитель и направление перемещения электронов во внешней цепи.
3. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора хлорида железа (ІІІ) с угольным анодом.
1. Вычислите потенциал водородного электрода, погруженного в раствор, рН которого равен 3.
2. Какие процессы протекают в гальванических элементах на электродах: а) из железа и олова; б) из олова и меди, погруженных в растворы их солей.
3. В какой последовательности будут выделяться металлы при электролизе растворов, содержащих одинаковые концентрации нитратов никеля, серебра и меди. Ответ мотивируйте.
1. Вычислите величину электродного потенциала, возникающего при погружении свинца в раствор нитрата свинца, имеющего концентрацию равную 0,0025моль/л.
2. Какие процессы протекают на электродах медного концентрационного гальванического элемента, если у одного из электродов [Cu 2+ ]=1моль/л, а у другого – 10 3- моль/л. Рассчитайте э.д.с. этого элемента.
3. Составьте схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если:
а) анод – цинковый;
б) анод — угольный.
1. Вычислите величину электродного потенциала, возникающего при погружении железа в 0,01М раствор хлорида железа(ІІ).
2. Какие процессы протекают на электродах гальванического элемента, составленного из пластинок Al и Cu, погруженных в 0,1М растворы их солей. Рассчитайте э.д.с. этого элемента.
3. Составьте схему процессов, протекающих на медных электродах, при электролизе водного раствора сульфата меди.
1. Вычислите величину электродного потенциала, возникающего при погружении магния в раствор его соли с концентрацией ионов Mg 2+ 0,0002моль/л.
2. Составьте схемы элементов, в одном из которых медь являлась бы катодом, а в другом анодом. Напишите уравнения реакций, происходящих при работе этих элементов.
3. Какие вещества образуются при электролизе водных растворов сульфата калия, сульфата меди.
1. Вычислите потенциал водородного электрода, если концентрация серной кислоты равна 0,0005моль/л.
2. Гальванический элемент состоит из железной и магниевой пластинок, погруженных в 1М растворы солей этих металлов. Какой из металлов расходуется при работе элемента? Напишите уравнение происходящей при этом реакции.
3. Составьте схемы электролиза водного раствора нитрата серебра, если:
а) анод – цинковый;
б) анод — угольный.
1. Вычислите электродный потенциал, возникающий при погружении марганца в 0,002М раствор сульфата марганца (ІІ).
2. Определите окислитель и восстановитель в гальваническом элементе, составленном из алюминиевой и медной пластинок, погруженных в 0,1М растворы их солей.
3. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе нитрата кальция с угольным электродом.
1. Определите величину электродного потенциала, возникающего при погружении серебра в 0,01М раствор его соли.
2. Э.д.с. элемента, составленного из медного и свинцового элемента, погруженных в 1М растворы солей этих металлов, равна 0,47 В. Изменится ли э.д.с., если концентрацию солей понизить до 0,01моль/л?
3. При электролизе водного раствора сульфата натрия значение рН раствора у катода возросло. Объясните, почему это произошло?
1. Магниевый электрод в растворе его соли имеет потенциал 2,41 В. Вычислите концентрацию ионов магния (моль/л).
2. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д. с медно – кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd 2+ ]=0.8моль/л, а [Cu 2+ ]=0,01моль/л.
3. Составьте схемы электролиза водного раствора сульфата никеля, если:
а) анод – цинковый;
б) анод — угольный.
1. Определите величину электродного потенциала, возникающего при погружении железа в 0,005М раствор его соли.
2. Составьте схемы гальванических элементов для определения стандартных электродных потенциалов Ni/Ni 2+ и Ag/Ag + . Укажите направление перемещения электронов во внешней цепи.
3. Неочищенная медь содержит примеси серебра и цинка. Что произойдет с этими примесями при электролитическом рафинировании меди? Напишите соответствующие уравнения электродных процессов.
1. Вычислите величину электродного потенциала, возникающего при погружении олова в 0,05М раствор нитрата олова (ІІ).
2. Составьте схемы двух элементов, в одном из которых цинк — отрицательный электрод, в другом – положительный.
3. Чем отличаются процессы у электродов при электролизе водных растворов сульфата меди и сульфата калия? Какие вещества выделяются у катода и анода?
Источник: studfile.net
Схема электролиза водного раствора соли
Задача 590.
Составить схемы электролиза водного раствора хлорида цинка, если: а) анод цинковый; б) анод угольный.
Решение:
ZnCl2 ⇔ Zn 2+ + 2Cl —
Стандартный электродный потенциал системы Zn 2+ + 2 = Zn 0 (-0,76 В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:
а ионы цинка Zn 2+ , приходящие к катоду, будут накапливаться в прилегающей к нему части раствора (катодное пространство).
На аноде будет происходить электрохимическое окисление цинка – материала анода, поскольку, отвечающий системе Zn 0 + 2 ⇔ Zn 2+ (-0,76 В) значительно ниже 2Cl — — 2 ⇔ Cl2 (+1,36 В). Ионы хлора, движущиеся к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Таким образом, на аноде будет происходить растворение цинка — материал анода, а на катоде – выделение газообразного водорода. В анодном пространстае будет накапливаться хлорид цинка, а в катодном пространстве ионы цинка, соединяясь с гидроксид-ионами, образуют малорастворимое соединение Zn(OH)2.
Уравнения электродных процессов:
А(+): Zn 0 — 2e ⇔ Zn 2+
К(-): 2H2O + 2 ⇔ H2↑ + 2ОH —
Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:
2H2O + Zn 0 ⇔ H2↑ + 2OH- + Zn 2+
катод анод
Таким образом, при электролизе ZnCl2 с цинковым анодом на катоде будет наблюдаться выделение газообразного водорода и в осадок выпадает гидроксид цинка, на аноде будет происходить растворение материала анода (цинк) и будут накапливаться ионы цинка и хлорид-ионы.
б) При электролизе ZnCl2 с угольным анодом будут происходить следующие процессы:
на катоде: 2H2O + 2 ⇔ H2↑ + 2ОH — ;
на аноде: 2Cl — — 2 ⇔ Cl2,
хотя стандартные электродные потенциалы системы 2H2O — 4 ⇔ O2↑ + 4Н + и 2Cl — — 2 ⇔ Cl2, соответственно, равны 1,23В и 1,36В. Объясняется это тем, что происходит перенапряжение системы на аноде.
Таким образом, при электролизе раствора хлорида цинка с угольным электродом на катоде будет будет наблюдаться выделение газообразного водорода и в катодном пространстве будет выпадать осадок гидроксида цинка, а на аноде будет наблюдаться выделение газообразного хлора.
Задача 691.
Составить схемы электролиза водного раствора сульфата меди, если: а) анод медный; б) анод угольный.
Решение:
CaSO4 ⇔ Ca 2+ + SO4 2-
Стандартный электродный потенциал системы Cu 2+ + 2 ⇔ Cu 0 (+0,34 В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:
На аноде будет происходить электрохимическое окисление меди – материала анода, поскольку, отвечающий системе Cu 2+ — 2 ⇔ Cu (+0,34В) значительно ниже 2SO4 2- + 2 ⇔ S2O8 2- (+2,01В). Ионы SO4 2- , движущиеся к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Таким образом, на аноде будет происходить растворение меди — материал анода, а на катоде – выделение газообразного водорода. В анодном пространстае будет накапливаться сульфат меди, а в катодном пространстве ионы меди, соединяясь с гидроксид-ионами, образуют малорастворимое соединение Cu(OH)2.
Уравнения электродных процессов:
А(+): Cu 0 — 2e ⇔ Cu 2+
К(-): Cu 2+ + 2e ⇔ Cu 0
Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:
2Cu 0 + Cu 2+ = Cu 2+ + Cu 0
анод катод
Таким образом, при электролизе CuSO4 на катоде будет наблюдаться выделение газообразного водорода и в осадок выпадает гидроксид меди, на аноде будет происходить растворение материала анода (медь) и будут накапливаться ионы меди и сульфат-ионы.
б) При электролизе CuSO4 с угольным анодом будут происходить следующие процессы ( стандартный электродный потенциал системы 2H2O — 4 ⇔ O2↑ + 4OH — и 2SO4 2- + 2 ⇔ S2O8 2- , соответственно, равны 1,23 В и 2,01 В ):
на катоде: 2|4|Cu 2+ + 2 ⇔ Cu 0
на аноде: 1|2|2H2O — 4 ⇔ O2↑ + 4Н + .
Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:
2H2O + 2Cu 2+ ⇔ О2 ↑ + 4Н + + 2Cu (ионно-молекулярная форма);
анод катод
2CuSO4 + 2H2O → 2H2SO4 + O2↑ + 2Cu ( молекулярная форма).
Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди с угольным анодом на аноде будет наблюдаться выделение газообразного кислорода, и в анодном же пространстве будет накапливаться сульфат-ионы, которые с ионами водорода создают кислую среду, будет накапливаться серная кислота (2H + + SO4 2- = H2SO4); на катоде будет откладываться металлическая медь.
- Вы здесь:
- Главная
- Задачи
- Химия-Глинка
Источник: buzani.ru