Какие процессы протекают на электродах при электролизе солей серной кислоты

Задача 711.

При электролизе водного раствора сульфата никеля (II) на аноде протекает процесс: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 2. Из какого материала сделан анод: а) из никеля; б) из меди; в) из золота?

Решение:
Стандартный электродный потенциал электрохимической системы Ni → Ni²⁺ + 2 (-0,24 В) положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41 В) незначительно. Поэтому на катоде будет выделяться никель:

Ni²⁺ + 2 = Ni⁰.

Так как на аноде протекает процесс: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 2, то материалом анода служит золото, потому что потенциал окисления воды (+1,228 В) выше, чем потенциал окисления никеля (-0,24 В) и меди (+0,337 В), но несколько ниже, чем для окисления золота (+1,498 В).

Ответ: в).

Задача 712.
При электролизе водного раствора сульфата калия значение рН раствора в приэлектродном пространстве возросло. К какому полюсу источника тока присоединен электрод: а) к положительному; б) к отрицательному?
Решение:
Поскольку калий в ряду напряжений стоит значительно раньше водорода, то у катода будет происходить выделение водорода и накопление ионов OH^—, что приводит к повышению рН раствора. У анода будет идти выделение кислорода и накопление ионов H⁺, что способствует понижению рН раствора. В то же время в катодное пространство будут приходить ионы К⁺, а в анодное – ионы SO₄^2-. Таким образом, раствор во всех его частях будет оставаться электронейтральным. Однако в катодном пространстве будет накапливаться щёлочь, а в анодном – кислота. Поэтому электрод присоединён к отрицательному полюсу источника тока, т.е. является катодом, на котором протекает восстановление воды:

2Н₂О + 2е = Н₂↑ + 2ОН^—

Ответ: б)

Задача 713.
При электролизе водного раствора соли значение рН в приэлектродном пространстве одного из электродов возросло. Раствор какой соли подвергся электролизу: а) КСI; б) СuCl₂; в) Сu(NO₃)₂?
Решение:
Стандартные электродные потенциалы систем K → K⁺ + 1 и Cu → Cu²⁺ + 2 соответственно равны -2,924 В и 0,337 В, то в случае соли KCl у катода будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода и ионов OH^—, придающих раствору щелочную среду, что и будет приводить к повышению значения рН. На аноде будет происходить окисление воды с выделением газообразного кислорода и ионов водорода, которые будут понижать рН раствора в прианодном пространстве.

Уравнения электродных процессов:

К(+): 2|4|2H₂O + 2 = H₂↑ + 2OH^—
А(-): 1|2|2Н₂О — 4ē = О₂↑ + 4Н⁺

В случае электролиза солей СuCl₂ и Сu(NO₃)₂, на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:

Cu²⁺ + 2 = Cu⁰.

Поэтому при электролизе солей малоактивного металла – меди рН раствора в приэлектродном пространстве не будет повышаться.

Ответ: а).

Задача 714.
При электролизе водного раствора NaOН на аноде выделилось 2,8 л кислорода (условия нормальные). Сколько водорода выделилось на катоде: а) 2,8 л; б) 5,6 л; в) 11,2 л; г) 22,4 л?
Решение:
При электролизе раствора едкого натра на электродах выделяется: водород (катод) и кислород (анод). Электрохимические процессы на электродах при электролизе NaOH:

катодный процесс: 2H₂O + 2 = H₂↑+ 2OH^—;
анодный процесс: 4OH^— — 4 = O₂ + 2H₂O.

Умножив, уравнение катодного процесса на два и сложив его с уравнением анодного процесса, получим суммарное уравнение процесса:

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑
катод анод

Из суммарного уравнения электролиза NaOH вытекает, что при электролизе щёлочи выделяется в два раза большее количество водорода, чем кислорода. Поэтому, если на аноде выделилось 2,8 л кислород, то на катоде в два раза больше выделится водорода: 2,8 . 2 = 5,6 л.

Ответ: б).

Задача 715.
При электролизе раствора CuCl₂ масса катода увеличилась на 3,2 г. Что произошло при этом на медном аноде: а) выделилось 0,112 л С12 б) выделилось 0,56 л О₂; в) перешло в раствор 0,1 моля Сu²⁺; г) перешло в раствор 0,05
моля Cu²⁺?
Решение:
При электролизе раствора соли CuCl₂ с медным анодом, последний будет окисляться в ходе электролиза, переходить в раствор в виде катионов Cu²⁺ и «переосаждаться» на катоде. Следовательно, будет наблюдаться перенос меди с анода на катод. Таким образом, если масса катода увеличилась на 3,2 г, то на аноде такое же количество меди перешло в раствор.