Электролиз расплавов гидроксида натрия и хлорида никеля | Задачи 686 — 687

Составить уравнения процессов, протекающих при электролизе расплавов и растворов солей

 

Задача 686. 

Составить уравнения процессов, протекающих при электролизе расплавов NaOH и NiCl2 с инертными электродами.

Решение:

а) Электролиз расплава едкого натра 

 В расплаве едкого натра содержатся ионы Na+ и OH-:

NaOH ⇔ Na+ + OH.

Ионы натрия восстанавливаются на катоде: NaOH ⇔ Na+ + OH.

Видео:Электролиз. 10 класс.Скачать

Электролиз. 10 класс.

На аноде ионы ОН окисляются с образованием воды и кислорода:

2ОН — 2 ⇔Н2О + О.

Два атома кислорода, соединяясь друг с другом, образуют молекулу:

О + О = О2.

Таким образом, процесс окисления ионов ОН можно выразить уравнением:

4ОН — 4 ⇔ 2Н2О + О2

Умножив уравнение катодного процесса на четыре, и сложив его с анодным процессом, получим: 

4Na+ + 4OH    4Na    +   H2O + O2
                  у катода           у анода

Процесс в целом можно выразить уравнением: 

4NaOH    4Na   +   H2O + O2

Таким образом, при электролизе расплава едкого натра у катода выделяется металлический натрий, а у анода – газообразный кислород и вода. 

б) Электролиз  расплава соли NiCl2 находятся ионы Ni2+ и Cl:  NiCl2 ⇔ Ni2+ + 2Cl.

В расплаве соли NiCl2 находятся ионы Ni2+ и Cl:  

NiCl2 ⇔ Ni2+ + 2Cl.

Образующиеся ионы никеля восстанавливаются на катоде с образованием металлического никеля:

Ni2+ + 2 = Ni0

На аноде будет происходить электролитическое окисление ионов хлора с образованием свободных атомов хлора, которые соединяясь друг с другом, образуют молекулу хлора:

2Cl — 2 =  2Cl*
Cl* + Cl* = Cl2 

Сложив уравнения катодного и анодного процессов, получим суммарное уравнение процесса:

Ni2+ + 2Cl   =  Ni   +    Cl2
                      у катода   у анода

Таким образом, при электролизе расплава соли хлорида никеля (II) на катоде выделяется металлический никель, а на аноде – газообразный хлор.


Задача 687.
Составить схемы электролиза водных растворов Н2SO4, CuCl2, Pb(NO3)2 с платиновыми электродами.
Решение:
а) Электролиз водного раствора Н2SO4

Стандартный потенциал системы: 2Н+ + 2  = Н2 равен 0,000 В, что значительно выше, чем в нейтральной среде. Поэтому на катоде будет происходить восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:

2О + 2 = Н2↑ + 2ОН,

Поскольку, отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (1,23В) значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему:

  2SO42- — 2  = S2O82-.

Ионы  SO42-, движущиеся при электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Умножая уравнение катодного процесса на два и складывая его с уравнением анодного процесса, получаем суммарное уравнение реакции электролиза серной кислоты:

6H2 2H2↑ + 4H+ + 4OH +    O2↑ + 2H2SO4
                    у катода              у анода 

Таким образом, одновременно с выделением водорода у катода и кислорода у анода образуется вода (катодное пространство) и серная кислота (анодное пространство). После приведения членов в обеих частях равенства получим:  

2H2O — 4  = 2H2↑  +       O2↑ + 4H+
                у катода              у анода

Вывод:
При электролизе раствора серной кислоты происходит разложение воды на катоде и аноде, в результате чего происходит выделение водорода (в катодном пространстве) и кислорода (в анодном пространстве), а серная кислота остаётся без изменения.

б) Электролиз водного раствора CuCl2

Медь располагается в ряду активности после водорода, поэтому на катоде восстанавливается металл:

Катод (–): Cu2+ + 2ē  = Cu0

Видео:Все об электролизе и задании 20 за 20 минут | Химия ЕГЭ 2023 | УмскулСкачать

Все об электролизе и задании 20 за 20 минут | Химия ЕГЭ 2023 | Умскул

На аноде будет происходить электрохимическое окисление ионов Cl-, приводящее к выделению хлора:

Анод (+): 2Cl  —  2ē   = 2Cl  → Cl2↑.

поскольку  отвечающий этой системе стандартный электродный потенциал (+1,36 В) значительно выше, чем стандартный потенциал (+1,23 В), характеризующий систему

2О  — 4ē   =  О2↑ + 4Н+

Молекулярная форма процесса:

CuCl2  → Cu + Cl2

Вывод: 
Таким образом, при электролизе водного раствора хлорида меди на катоде выделяется медь, на аноде – хлор.

в) Электролиз водного раствора Рb(NO3)2

Рb(NO3)2 – соль средней активности металла и кислородсодержащей кислоты. Стандартный электродный потенциал электрохимической системы:  

Pb2+ + 2  = Pb0 (-0,13 В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В) незначительно. Поэтому на катоде будет выделяться свинец (2H+/H2) > 0(Pb2+/Pb)):

Pb2+ + 2  = Pb0

На аноде будет происходить электрохимическое окисление воды, приводящее к  выделению кислорода:

2H2O — 4ē = O2↑ + 4H+

Ионы NO3, движущиеся при гидролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве. Умножим уравнение катодного процесса на два и сложим его с уравнением анодного процесса, получим суммарное уравнение:

2Pb2+ + 2H2O  =  2Pb   +    O2↑  + 4H+
                   у катода     у анода

Приняв во внимание, что одновременно происходит накопление ионов NO3 в анодном пространстве, суммарное уравнение процесса можно записать в следующей форме:

2H2O + 2Pb(NO3)2  =  2Pb   +  O2↑ + 4H+ + 4NO3— 

Молекулярная форма процесса:

2H2O + 2Pb(NO3)2  =  2Pb   +  O2↑ + 4HNO3

Вывод: 
При электролизе водного раствора нитрата свинца на катоде выделяется свинец, на аноде – газообразный кислородрд, в растворе образуется азотная кислота  (анодное пространство).

 


🌟 Видео

Электролиз расплава гидроксида натрияСкачать

Электролиз расплава гидроксида  натрия

Электролиз расплавов и растворов. 10 класс.Скачать

Электролиз расплавов и растворов. 10 класс.

Электролиз расплавов и растворов солей.Теория для задания 22 ЕГЭ по химииСкачать

Электролиз расплавов и растворов солей.Теория для задания 22 ЕГЭ по химии

Электролиз раствора гидроксида натрияСкачать

Электролиз раствора гидроксида натрия

Электролиз расплавов и растворов. 1 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз расплавов и растворов. 1 часть. 10 класс.

Электролиз растворов. 1 часть. 10 класс.Скачать

Электролиз растворов. 1 часть. 10 класс.

Электролиз. Часть 2. Уравнения электролиза расплавов и растворов.Скачать

Электролиз. Часть 2. Уравнения электролиза расплавов и растворов.

Электролиз NaClСкачать

Электролиз NaCl

Электролиз раствора хлорида калия / electrolysis of potassium chloride solutionСкачать

Электролиз раствора хлорида калия / electrolysis of potassium chloride solution

Натрий получение. Электролиз Гидроксид натрия.Скачать

Натрий получение. Электролиз Гидроксид натрия.

11 класс - Химия - ЭлектролизСкачать

11 класс - Химия - Электролиз

ГИДРОКСИД НАТРИЯ | NaOH | Химические свойства ГИДРОКСИДА НАТРИЯ | Качественные реакции | ХимияСкачать

ГИДРОКСИД НАТРИЯ | NaOH | Химические свойства ГИДРОКСИДА НАТРИЯ | Качественные реакции | Химия

90. Электролиз (часть 1)Скачать

90. Электролиз (часть 1)

Химия / 9 класс / ЭлектролизСкачать

Химия / 9 класс / Электролиз

7. ЭлектролизСкачать

7. Электролиз

Опыты по химии. Электролиз раствора сульфата натрияСкачать

Опыты по химии. Электролиз раствора сульфата натрия

ХИМИЯ 11 класс : Электролиз растворовСкачать

ХИМИЯ 11 класс : Электролиз растворов

Реакция нейтрализации гидроксида натрия соляной (хлороводородной) кислотойСкачать

Реакция нейтрализации гидроксида натрия соляной (хлороводородной) кислотой
Поделиться или сохранить к себе:
Конспекты лекций по химии