Последовательность восстановления частиц на катоде и окисления на аноде
Руководствуясь таблицей стандартных электродных потенциалов металлов, можно указать следующие случаи при электролизе водных растворов электролитов:
1) На катоде легче всего разряжаются катионы того металла, которому отвечает наиболее положительный потенциал. Так, например, из смеси катионов Cu2+, Ag+ и Zn2+ при достаточном напряжении на клеммах электролизера вначале восстанавливаются ионы серебра (φ0=+0.79 В), затем меди (φ0=+0.337 В) и, наконец, цинка (φ0= –0.76 В).
2) Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом, большим, чем у водорода, расположены в ряду напряжений после него: Cu2+, Hg22+, Ag+, Pt2+, ..., до Pt4+. При электролизе они почти полностью восстанавливаются на катоде и выделяются в виде металла
Men+ + nē → Meo
3) Катионы металлов с малой величиной стандартного электродного потенциала (металлы начала ряда напряжений Li+, Na+, K+, Rb+, ... до Al3+, включительно). При электролизе на катоде они не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды
2H2O + 2ē → H2 + 2OH-
4) Катионы металлов со стандартным электродным потенциалом меньшим, чем у водорода, но большим, чем у алюминия (Mn2+, Zn2+, Cr3+, Fe2+, ..., до H2). При электролизе эти катионы, характеризующиеся средними величинами электроноакцепторной способности, на катоде восстанавливаются одновременно с молекулами воды
Men+ + nē → Meo
2H2O + 2ē → H2 + 2OH-
Процессы, протекающие на аноде, зависят как от электролита, так и от материала (вещества), из которого сделан анод. Нерастворимые аноды не претерпевают окисления в ходе электролиза. В определенных условиях роль нерастворимых анодов могут выполнять Fe, Ni, Pb, Sn и др. Растворимые аноды в процессе электролиза могут окисляться (разрушаться) и переходить в раствор в виде ионов. Они изготовляются из меди, серебра, цинка, кадмия, никеля и других металлов. Растворимые аноды используют при нанесении металлических покрытий на изделие (катод).
На нерастворимом аноде в процессе электролиза происходит окисление анионов или молекул воды.
1) На аноде легче всего окисляются те ионы, у которых стандартный электродный потенциал меньше.
2) При электролизе водных растворов бескислородных кислот и их солей (кроме HF и фторидов) у анода будут окисляться (разряжаться) анионы. Так, например, при электролизе растворов кислот и их солей (HI, HBr, HCl, H2S или гидроксидов) на аноде будет окисляться соответствующий ион передавать свои электроны во внешнюю цепь электролизера
2I– – 2ē → I20
S2- - 2ē → So
4OH– – 4ē → 2H2O + O2
3) При электролизе кислородсодержащих кислот и их солей (SO42–, NO3–, PO43– и т.п.) с максимальной степенью окисления неметалла, на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды с выделением кислорода, так как потенциал окисления воды значительно меньше, чем для таких анионов
2H2O – 4ē → O2 + 4H+
На растворимом анодев процессе электролиза происходит окисление материала, из которого изготовлен анод.
Дата добавления: 2014-12-05; просмотров: 6500;