No Image

Электролиз водного раствора zncl2

1 просмотров
10 марта 2020

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 (-0,76В) значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением газообразного водорода:

2H2O + 2 ⇔ H2 ↑ + 2ОH —

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+ (-0,76В) значительно ниже 2Cl — — 2 ⇔ Cl2 (+1,36В). 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.

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2H2O + Zn ⇔ H2↑ + 2OH- + Zn 2+
катод анод

Таким образом, при электролизе ZnCl2 с никелевым 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 стандартный электродный потенциал 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.

Читайте также:  Интернет дом ру подключение

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 (+0,34В) значительно положительнее потенциала водородного электрода в нейтральной среде (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление ионов меди:

Cu 2+ + 2 ⇔ Cu 0

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.

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2Cu 0 + Cu 2+ = Cu 2+ + Cu 0
катод анод

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:

так как стандартный электродный потенциал системы 2H2O — 4 ⇔ O2↑ + 4OH — и 2SO4 2- + 2 ⇔ S2O8 2- , соответственно, равны 1,23В и 2,01В.

на катоде: Cu 2+ + 2 ⇔ Cu 0
на аноде: 2H2O — 4 ⇔ O2↑ + 4Н + .

Суммарное уравнение катодного и анодного процессов будет иметь вид:

2H2O + Cu ⇔ H2 ↑ + 2OH — + Cu
катод анод

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди с угольным анодом на катоде будет наблюдаться выделение газообразного водорода, и в катодном пространстве будет выпадать осадок гидроксида меди, а на аноде будет наблюдаться выделение газообразно-го кислорода и будет накапливаться серная кислота.

Читайте также:  Видео world of tanks новый год

Тема электролиза довольна большая, формул в ней много и, как мне кажется, больше ее изучают на уроках физики… Я хочу рассмотреть ту часть, которая касается химии, и при этом только формат ЕГЭ — электролиз водных растворов солей.

Электролиз водных растворов солей

Для начала давайте представим себе систему, в которой происходит электролиз.

Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита.

Электроды — это такие пластинки или стержни, опущенные в раствор, они подключены к источнику тока.

  • Анод — положительно заряженный электрод
  • Катод — отрицательно заряженный электрод

Мы будем рассматривать случай инертных электродов — т.е. они не будут вступать ни в какие химические реакции.

При пропускании электрического тока, вещество раствора будет претерпевать химические изменения, т.е. буду образовываться новые химические вещества. Они будут притягиваться к электродам следующим образом:

  • Неметаллы и их производны, анионы — к аноду
  • Металлы и их производный, катионы — к катоду

Теперь рассмотрим электролиз водных растворов различных солей

Разберем сначала катионы :

  • Если металл стоит до Н, то вместо него электролизу подвергается вода:
    2H2O + 2е = H2 + 2OH – Образовавшийся водород H2 идет к катоду
  • Если металл стоит после Н, то он сам восстанавливается:
    Cu 2+ + 2е = Cu 0 Медь осаждается на катоде
  • Катионы металлов, стоящие в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды :
    2О + 2е = Н2+ 2ОНZn 2+ + 2e = Zn 0

Теперь анионы-кислотные остатки :

  • Кислородсодержащие кислотные остатки — вместо них электролизу подвергается вода:
    2H2O — 4e = O2 + 4H + Образовавшийся O2 выделяется на аноде
  • Бескислородные кислотные остатки — окисляются до простого вещества:
    Cl − — 1e = Cl2 0 Хлор выделяется на аноде
  • Исключение: F − — вместо него будет выделяться кислород.
Читайте также:  D link dir 620 обновление прошивки

Примеры:

1 .1. Катион стоит в ряду до Н, кислотный остаток содержит кислород О:

1.2. Катион стоит в ряду до Н, кислотный остаток беcкислородный:

анод (+): Cl − — 1e = Cl 0 ; Cl 0 +Cl 0 =Cl2

2.1. Катион стоит в ряду после Н, кислотный остаток содержит кислород О:

K(-): Cu 2+ + 2e = Cu 0

2.2. Катион стоит в ряду после Н, кислотный остаток беcкислородный:

катод (-): Cu 2+ + 2e = Cu 0

анод (+): 2Cl − — 2e = 2Cl 0

Электролиз водных растворов солей отличается от электролиза расплавов.

Отличие — в наличии растворителя. При электролизе водных растворов солей кроме ионов самого вещества в процессе участвуют ионы растворителя. При электролизе расплавов — только ионы самого вещества.

  • ЕГЭ это вопрос Части B № 3

Элетролиз раствора Cu(NO3)2
А(+): 2 H2O — 4e —> 4 H+ + O 2 | 1 | — окисление
К(-): Сu2+ + 2e —> Cu 0 | 2 | — восстановление
2 Cu2+ + 2 H 2O —эл. ток—> 2 Cu + 4 H+ + O 2
2 Cu(NO3)2 + 2 H 2O —эл. ток—> 2 Cu + 4 HNO3 + O 2

электролиз водного раствора ZnCl2
ZnCl2 = Zn2+ + 2Cl-
H20 = H+ + OH-
К(-) Zn2+, H2O; Zn2+ +2e = Zn
А(+) Cl-, H20; 2Cl- 2e = Cl2;
ZnCl2 = Zn + Cl2

Электролиз водного раствора гидроксида калия:
К(-) 2H2O + 2e = H2 + 2OH —
А(+) 4OH- = O 2 + 2H 2 O + 4e
2H2O = O2 + 2H 2

Комментировать
1 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector