Химия задания на продукты катод и анод. Электролиз

Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе ее водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		ПРОДУКТ НА АНОДЕ

A	Б	В	Г

Решение.

При электролизе водных растворов солей, щелочей и кислот на инертном аноде:

Разряжается вода и выделяется кислород, если это соль кислородсодержащей кислоты или соль фтороводородной кислоты;

Разряжаются гидроксид-ионы и выделяется кислород, если это щелочь;

Разряжается кислотный остаток, входящий в состав соли, и выделяется соответствующее простое вещество, если это соль бескислородной кислоты(кроме ).

По особому происходит процесс электролиза солей карбоновых кислот.

Ответ: 3534.

Ответ: 3534

Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по химии. Вариант 1.

Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, образующимся на катоде при электролизе его водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА		ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ НА КАТОДЕ

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г

Решение.

При электролизе водных растворов солей на катоде выделяется:

Водород, если это соль металла, стоящего в ряду напряжений металлов левее алюминия;

Металл, если это соль металла, стоящего в ряду напряжений металлов правее водорода;

Металл и водород, если это соль металла, стоящего в ряду напряжений металлов между алюминием и водородом.

Ответ: 3511.

Ответ: 3511

Источник: Яндекс: Тренировочная работа ЕГЭ по химии. Вариант 2.

Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ		ПРОДУКТ НА АНОДЕ

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г

Решение.

При электролизе водных растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов окисляется кислород из воды, поэтому на аноде выделяется кислород. При электролизе водных растворов бескислородных кислот идет окисление кислотного остатка.

Ответ: 4436.

Ответ: 4436

Установите соответствие между формулой вещества и продуктом, который образуется на инертном аноде в результате электролиза водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА	ПРОДУКТ НА АНОДЕ
	2) оксид серы(IV) 3) оксид углерода(IV) 5) кислород 6) оксид азота(IV)

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

A	Б	В	Г

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Результаты ЕГЭ показывают, что задания по теме “Электролиз” для выпускников остаются сложными. В школьной программе на изучение этой темы отводится недостаточное количество часов. Поэтому при подготовке школьников к ЕГЭ необходимо изучить этот вопрос очень подробно. Знание основ электрохимии поможет выпускнику успешно сдать экзамен и продолжить обучение в высшем учебном заведении.Для изучения темы “Электролиз” на достаточном уровне необходимо провести подготовительную работу с выпускниками, сдающими ЕГЭ:- рассмотреть определения основных понятий в теме “Электролиз”;- анализа процесса электролиза расплавов и растворов электролитов;- закрепить правила восстановления катионов на катоде и окисления анионов на аноде (роль молекул воды во время электролиза растворов);- формирование умений составлять уравнения процесса электролиза (катодный и анодный процессы);- научить учащихся выполнять типовые задания базового уровня (задачи), повышенного и высокого уровня сложности. Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах и расплавах электролитов при прохождении постоянного электрического тока. В растворе или расплаве электролита происходит его диссоциация на ионы. При включении электрического тока ионы приобретают направленное движение и на поверхности электродов могут происходить окислительно-восстановительные процессы.Анод – положительный электрод, на нём идут процессы окисления.

Катод – отрицательный электрод, на нём идут процессы восстановления.

Электролиз расплавов применяется для получения активных металлов, расположенных в ряду напряжений до алюминия (включительно).

Электролиз расплава хлорида натрия

К(-) Na + + 1e -> Na 0

A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0

2NaCl(эл.ток) -> 2Na + Cl 2 (только при электролизе расплава).

Алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия в расплавленном криолите (Na 3 AlF 6).

2Al 2 O 3 (эл.ток) ->4Al +3O 2

K(-)Al 3+ +3e‾ ->Al

A(+)2O 2‾ -2e‾ ->O 2

Электролиз расплава гидроксида калия.

KOH->K + +OH‾

К(-) K + + 1e -> K 0

A(+) 4OH - - 4e -> O 2 0 +2Н 2 О

4KOH(эл.ток) -> 4K 0 + O 2 0 +2Н 2 О

Электролиз водных растворов протекает сложнее, так как на электродах в этом случае могут восстанавливаться или окисляться молекулы воды.

Электролиз водных растворов солей более сложен из-за возможного участия в электродных процессах молекул воды на катоде и на аноде.

Правила электролиза в водных растворах.

На катоде:

1. Катионы, расположенные в ряду напряжений металлов от лития до алюминия (включительно), а также катионы NН 4 + не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды:

2Н 2 О + 2е -> Н 2 + 2ОН -

2. Катионы, расположенные в ряду напряжений после алюминия до водорода, могут восстанавливаться вместе с молекулами воды:

2Н 2 О + 2е -> Н 2 + 2ОН -

Zn 2+ + 2e -> Zn 0

3. Катионы, расположенные в ряду напряжений после водорода, полностью восстанавливаются: Аg + + 1е -> Аg 0

4. В растворах кислот восстанавливаются ионы водорода: 2Н + + 2е -> Н 2

На аноде:

1. Кислородосодержащие анионы и F - – не окисляются, вместо них окисляются молекулы воды:

2Н 2 О – 4е -> О 2 + 4Н +

2.Анионы серы, иода, брома, хлора (в этой последовательности) окисляются до простых веществ:

2Сl - – 2е -> Сl 2 0 S 2- - 2е -> S 0

3. В растворах щелочей окисляются гидроксид-ионы:

4ОН - - 4е -> О 2 + 2Н 2 О

4. В растворах солей карбоновых кислот окисляются анионы:

2 R - СОО - - 2е -> R - R + 2СО 2

5. При использовании растворимых анодов электроны во внешнюю цепь посылает сам анод за счёт окисления атомов металла, из которого сделан анод:

Сu 0 - 2е -> Сu 2+

Примеры процессам электролиза в водных растворах электролитов

Пример 1. K 2 SO 4 -> 2K + + SO 4 2-

K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -

A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +

Общее уравнение электролиза: 2H 2 O(эл.ток) ->2 H 2 + O 2

Пример 2. NaCl ->Na + +Cl‾

K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -

A(+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0

2NaCl +2H 2 O(эл.ток) -> H 2 + 2NaOH + Cl 2

Пример 3. Cu SO 4 -> Cu 2+ + SO 4 2-

K(-) Cu 2+ + 2e‾ -> Cu

A(+)2H 2 O – 4e‾ -> O 2 + 4H +

Общее уравнение электролиза: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O(эл. ток) ->2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

Пример 4. CH 3 COONa->CH 3 COO‾ +Na +

K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -

A(+)2CH 3 COO‾– 2e‾ ->C 2 H 6 +2CO 2

Общее уравнение электролиза:

CH 3 COONa+2H 2 O(эл.ток) -> H 2 + 2NaHCO 3 +C 2 H 6

Задания базового уровня сложности

Тест по теме “Электролиз расплавов и растворов солей. Ряд напряжений металлов”.

1. Щёлочь – один из продуктов электролиза в водном растворе:

1) KCI 2) CuSO 4 3) FeCI 2 4) AgNO 3

2. При электролизе водного раствора нитрата калия на аноде выделяется:1) О 2 2) NO 2 3) N 2 4) Н 23. Водород образуется при электролизе водного раствора:1) CaCI 2 2) CuSO 4 3)Hg(NO 3) 2 4) AgNO 34. Реакция возможна между:1) Ag и K 2 SO 4 (р-р) 2) Zn и KCI(р-р) 3) Mg и SnCI 2 (р-р) 4) Ag и CuSO 4 (р-р)5. При электролизе раствора иодида натрия у катода окраска лакмуса в растворе:1) красная 2) синяя 3) фиолетовая 4) жёлтая6. При электролизе водного раствора фторида калия на катоде выделяется:1) водород 2) фтороводород 3) фтор 4) кислород

Задачи по теме “Электролиз”

1. Электролиз 400 г 20 %-ого раствора поваренной соли был остановлен, когда на катоде выделилось 11,2 л (н.у.) газа. Степень разложения исходной соли (в %) составляет:

1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18

Решение задачи. Составляем уравнение реакции электролиза:2NaCl + 2H 2 O→H 2 +Cl 2 +2NaOHm(NaCl)=400∙0,2=80 г соли было в растворе.ν(H 2)=11,2/22,4=0,5 моль ν(NaCl)=0,5∙2=1 мольm(NaCl)= 1∙58,5=58,5 г соли было разложено во время электролиза.Степень разложения соли 58,5/80=0,73 или 73%.

Ответ: 73% соли разложилось.

2. Провели электролиз 200 г 10 %-ого раствора сульфата хрома (III) до полного расходования соли (на катоде выделяется металл). Масса (в граммах) израсходованной воды составляет:

1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52

Решение задачи. Составляем уравнение реакции электролиза:2Cr 2 (SO 4) 3 +6H 2 O→4Cr +3O 2 +6H 2 SO 4m(Cr 2 (SO 4) 3)=200∙0,1=20гν(Cr 2 (SO 4) 3)=20/392=0,051мольν(H 2 O)=0,051∙3=0,153 мольm(H 2 O)= 0,153∙18=2,76 г

Задания повышенного уровня сложности В3

1. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора.

3. Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на катоде при электролизе её водного раствора.

5. Установите соответствие между названием вещества и продуктами электролиза его водного раствора.

Ответы : 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145 .Таким образом, изучая тему электролиза, выпускники хорошо усваивают этот раздел и показывают хорошие результаты на экзамене. Изучение материала сопровождается презентацией по данной теме.

Электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом.

Электрод, на котором происходит окисление, - анодом.

Рассмотрим процессы, происходящие при электролизе расплавов солей бескислородных кислот: HCl, HBr, HI, H 2 S (за исключением фтороводородной или плавиковой - HF).

В расплаве такая соль состоит из катионов металла и анионов кислотного остатка.

Например, NaCl = Na + + Cl -

На катоде: Na + + ē = Na образуется металлический натрий (в общем случае - металл, входящий в состав соли)

На аноде: 2Cl - - 2ē = Cl 2 образуется газообразный хлор (в общем случае - галоген, входящий в состав кислотного остатка - кроме фтора - или сера)

Рассмотрим процессы, происходящие при электролизе растворов электролитов.

Процессы, протекающие на электродах, определяются величиной стандартного электродного потенциала и концентрацией электролита (Уравнение Нернста). В школьном курсе не рассматривается зависимость электродного потенциала от концентрации электролита и не используются численные значения величин стандартного электродного потенциала. Ученикам достаточно знать, что в ряду электрохимической напряженности металлов (ряд активности металлов) величина стандартного электродного потенциала пары Me +n /Me:

1. увеличивается слева направо
2. металлы, стоящие в ряду до водорода, имеют отрицательное значение этой величины
3. водород, при восстановлении по реакции 2Н + + 2ē = Н 2 , (т.е. из кислот) имеет нулевое значение стандартного электродного потенциала
4. металлы, стоящие в ряду после водорода, имеют положительное значение этой величины

! водород при восстановлении по реакции:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + H 2 , (т.е. из воды в нейтральной среде) имеет отрицательное значение стандартного электродного потенциала -0,41

Материал анода может быть растворимым (железо, хром, цинк, медь, серебро и др. металлы) и нерастворимым – инертным – (уголь, графит, золото, платина), поэтому в растворе будут присутствовать ионы, образующиеся при растворении анода:

Ме - nē = Ме +n

Образовавшиеся ионы металла будут присутствовать в растворе электролита и их электрохимическую активность тоже будет нужно учитывать.

Исходя из этого, для процессов, протекающих на катоде, можно определить следующие правила:

1. катион электролита расположен в электрохимическом ряду напряжений металлов до алюминия включительно, идет процесс восстановления воды:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + H 2

Катионы металла остаются в растворе, в прикатодном пространстве

2. катион электролита находится между алюминием и водородом, в зависимости от концентрации электролита идет или процесс восстановления воды или процесс восстановления ионов металла. Поскольку концентрация не указывается в задании, записываются оба возможных процесса:

2H 2 O + 2ē = 2OH - + H 2

Ме +n + nē = Ме

3. катион электролита - это ионы водорода, т.е. электролит - кислота. Восстанавливаются ионы водорода:

2Н + + 2ē = Н 2

4. катион электролита находится после водорода, восстанавливаются катионы металла.

Ме +n + nē = Ме

Процесс на аноде зависит от материала анода и природы аниона.

1. Если анод растворяется (например, железо, цинк, медь, серебро), то окисляется металл анода.

Ме - nē = Ме +n

2. Если анод инертный, т.е. не растворяется (графит, золото, платина):

а) При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов), идет процесс окисления аниона;

2Cl - - 2ē = Cl 2

2Br - - 2ē = Br 2

2I - - 2ē = I 2

S 2 - - 2ē = S

б) При электролизе растворов щелочей, идет процесс окисления гидроксогруппы ОН - :

4OH - - 4ē = 2H 2 O + O 2

в) При электролизе растворов солей кислородосодержащих кислот: HNO 3 , H 2 SO 4 , H 2 CO 3 , H 3 PO 4 , и фторидов, идет процесс окисления воды.

2H 2 O - 4ē = 4H + + О 2

г) При электролизе ацетатов (солей уксусной или этановой кислоты) окисляется ацетат-ион до этана и оксида углерода (IV) - углекислого газа.

2СН 3 СОО - - 2ē = С 2 Н 6 + 2СО 2

Примеры заданий.

1. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на инертном аноде при электролизе её водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ

А) NiSO 4

Б) NaClO 4

В) LiCl

Г) RbBr

ПРОДУКТ НА АНОДЕ

1) S 2) SO 2 3) Cl 2 4) O 2 5) H 2 6) Br 2

Решение:

Так как в задании указан инертный анод, мы рассматриваем только изменения, происходящие с кислотными остатками, образующимися при диссоциации солей:

SO 4 2 - кислотный остаток кислородосодержащей кислоты. Идет процесс окисления воды, выделяется кислород. Ответ 4

ClO 4 - кислотный остаток кислородосодержащей кислоты. Идет процесс окисления воды, выделяется кислород. Ответ 4.

Cl - кислотный остаток бескислородной кислоты. Идет процесс окисления самого кислотного остатка. Выделяется хлор. Ответ 3.

Br - кислотный остаток бескислородной кислоты. Идет процесс окисления самого кислотного остатка. Выделяется бром. Ответ 6.

Общий ответ: 4436

2. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на катоде при электролизе её водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ

А) Al(NO 3) 3

Б) Hg(NO 3) 2

В) Cu(NO 3) 2

Г) NaNO 3

ПРОДУКТ НА АНОДЕ

1) водород 2) алюминий 3) ртуть 4) медь 5) кислород 6) натрий

Решение:

Так как в задании указан катод, мы рассматриваем только изменения, происходящие с катионами металлов, образующимися при диссоциации солей:

Al 3+ в соответствии с положением алюминия в электрохимическом ряду напряжений металлов (от начала ряда до алюминия включительно) будет идти процесс восстановления воды. Выделяется водород. Ответ 1.

Hg 2+ в соответствии с положением ртути (после водорода) будет идти процесс восстановления ионов ртути. Образуется ртуть. Ответ 3.

Cu 2+ в соответствии с положением меди (после водорода) будет идти процесс восстановления ионов меди. Ответ 4.

Na + в соответствии с положением натрия (от начала ряда до алюминия включительно) будет идти процесс восстановления воды. Ответ 1.

Общий ответ: 1341

Электролиз (греч. elektron - янтарь + lysis - разложение) - химическая реакция, происходящая при прохождении постоянного тока через электролит. Это разложение веществ на их составные части под действием электрического тока.

Процесс электролиза заключается в перемещении катионов (положительно заряженных ионов) к катоду (заряжен отрицательно), и отрицательно заряженных ионов (анионов) к аноду (заряжен положительно).

Итак, анионы и катионы устремляются соответственно к аноду и катоду. Здесь и происходит химическая реакция. Чтобы успешно решать задания по этой теме и писать реакции, необходимо разделять процессы на катоде и аноде. Именно так и будет построена эта статья.

Катод

К катоду притягиваются катионы - положительно заряженные ионы: Na + , K + , Cu 2+ , Fe 3+ , Ag + и т.д.

Чтобы установить, какая реакция идет на катоде, прежде всего, нужно определиться с активностью металла: его положением в электрохимическом ряду напряжений металлов.

Если на катоде появился активный металл (Li, Na, K) то вместо него восстанавливаются молекулы воды, из которых выделяется водород. Если металл средней активности (Cr, Fe, Cd) - на катоде выделяется и водород, и сам металл. Малоактивные металлы выделяются на катоде в чистом виде (Cu, Ag).

Замечу, что границей между металлами активными и средней активности в ряду напряжений считается алюминий. При электролизе на катоде металлы до алюминия (включительно!) не восстанавливаются, вместо них восстанавливаются молекулы воды - выделяется водород.

В случае, если на катод поступают ионы водорода - H + (например при электролизе кислот HCl, H 2 SO 4) восстанавливается водород из молекул кислоты: 2H + - 2e = H 2

Анод

К аноду притягиваются анионы - отрицательно заряженные ионы: SO 4 2- , PO 4 3- , Cl - , Br - , I - , F - , S 2- , CH 3 COO - .

При электролизе кислородсодержащих анионов: SO 4 2- , PO 4 3- - на аноде окисляются не анионы, а молекулы воды, из которых выделяется кислород.

Бескислородные анионы окисляются и выделяют соответствующие галогены. Сульфид-ион при оксилении окислении серу. Исключением является фтор - если он попадает анод, то разряжается молекула воды и выделяется кислород. Фтор - самый электроотрицательный элемент, поэтому и является исключением.

Анионы органических кислот окисляются особым образом: радикал, примыкающий к карбоксильной группе, удваивается, а сама карбоксильная группа (COO) превращается в углекислый газ - CO 2 .

Примеры решения

В процессе тренировки вам могут попадаться металлы, которые пропущены в ряду активности. На этапе обучения вы можете пользоваться расширенным рядом активности металлов.

Теперь вы точно будете знать, что выделяется на катоде;-)

Итак, потренируемся. Выясним, что образуется на катоде и аноде при электролизе растворов AgCl, Cu(NO 3) 2 , AlBr 3 , NaF, FeI 2 , CH 3 COOLi.

Иногда в заданиях требуется записать реакцию электролиза. Сообщаю: если вы понимаете, что образуется на катоде, а что на аноде, то написать реакцию не составляет никакого труда. Возьмем, например, электролиз NaCl и запишем реакцию:

NaCl + H 2 O → H 2 + Cl 2 + NaOH

Натрий - активный металл, поэтому на катоде выделяется водород. Анион не содержит кислорода, выделяется галоген - хлор. Мы пишем уравнение, так что не можем заставить натрий испариться бесследно:) Натрий вступает в реакцию с водой, образуется NaOH.

Запишем реакцию электролиза для CuSO 4:

CuSO 4 + H 2 O → Cu + O 2 + H 2 SO 4

Медь относится к малоактивным металлам, поэтому сама в чистом виде выделяется на катоде. Анион кислородсодержащий, поэтому в реакции выделяется кислород. Сульфат-ион никуда не исчезает, он соединяется с водородом воды и превращается в серую кислоту.

Электролиз расплавов

Все, что мы обсуждали до этого момента, касалось электролиза растворов, где растворителем является вода.

Перед промышленной химией стоит важная задача - получить металлы (вещества) в чистом виде. Малоактивные металлы (Ag, Cu) можно легко получать методом электролиза растворов.

Но как быть с активными металлами: Na, K, Li? Ведь при электролизе их растворов они не выделяются на катоде в чистом виде, вместо них восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород. Тут нам как раз пригодятся расплавы, которые не содержат воды.

В безводных расплавах реакции записываются еще проще: вещества распадаются на составные части:

AlCl 3 → Al + Cl 2

LiBr → Li + Br 2

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к

Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей)

Если в раствор или расплав электролита опустить электроды и пропустить постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться направленно: катионы к катоду (отрицательно заряженному электроду), анионы к аноду (положительно заряженному электроду).

На катоде катионы принимают электроны и восстанавливаются, на аноде анионы отдают электроны и окисляются. Этот процесс называют электролизом.

Электролиз — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении электрического тока через расплав или раствор электролита.

Электролиз расплавленных солей

Рассмотрим процесс электролиза расплава хлорида натрия. В расплаве идет процесс термической диссоциации:

$NaCl→Na^{+}+Cl^{-}.$

Под действием электрического тока катионы $Na^{+}$ движутся к катоду и принимают от него электроны:

$Na^{+}+ē→{Na}↖{0}$ (восстановление).

Анионы $Cl^{-}$ движутся к аноду и отдают электроны:

$2Cl^{-}-2ē→{Cl_2}↖{0}$ (окисление).

Суммарное уравнение процессов:

$Na^{+}+ē→{Na}↖{0}|2$

$2Cl^{-}-2ē→{Cl_2}↖{0}|1$

$2Na^{+}+2Cl^{-}=2{Na}↖{0}+{Cl_2}↖{0}$

$2NaCl{→}↖{\text"электролиз"}2Na+Cl_2$

На катоде образуется металлический натрий, на аноде — газообразный хлор.

Главное, что вы должны помнить: в процессе электролиза за счет электрической энергии осуществляется химическая реакция, которая самопроизвольно идти не может.

Электролиз водных растворов электролитов

Более сложный случай — электролиз растворов электролитов.

В растворе соли, кроме ионов металла и кислотного остатка, присутствуют молекулы воды. Поэтому при рассмотрении процессов на электродах необходимо учитывать их участие в электролизе.

Для определения продуктов электролиза водных растворов электролитов существуют следующие правила:

1. Процесс на катоде зависит не от материала, из которого сделан катод, а от положения металла (катиона электролита) в электрохимическом ряду напряжений, при этом если:

1.1. Катион электролита расположен в ряду напряжений в начале ряда по $Al$ включительно, то на катоде идет процесс восстановления воды (выделяется водород $Н_2$). Катионы металла не восстанавливаются, они остаются в растворе.

1.2. Катион электролита находится в ряду напряжений между алюминием и водородом, то на катоде восстанавливаются одновременно и ионы металла, и молекулы воды.

1.3. Катион электролита находится в ряду напряжений после водорода, то на катоде восстанавливаются катионы металла.

1.4. В растворе содержатся катионы разных металлов, то сначала восстанавливается катион металла, стоящий в ряду напряжений правее.

Катодные процессы

2. Процесс на аноде зависит от материала анода и от природы аниона.

Анодные процессы

2.1. Если анод растворяется (железо, цинк, медь, серебро и все металлы, которые окисляются в процессе электролиза), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона.

2.2. Если анод не растворяется (его называют инертным — графит, золото, платина), то:

а) при электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов ) на аноде идет процесс окисления аниона;

б) при электролизе растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде идет процесс окисления воды (выделяется $О_2$). Анионы не окисляются, они остаются в растворе;

в) анионы по их способности окисляться располагаются в следующем порядке:

Попробуем применить эти правила в конкретных ситуациях.

Рассмотрим электролиз раствора хлорида натрия в случае, если анод нерастворимый и если анод растворимый.

1) Анод нерастворимый (например, графитовый).

В растворе идет процесс электролитической диссоциации:

Суммарное уравнение:

$2H_2O+2Cl^{-}=H_2+Cl_2+2OH^{-}$.

Учитывая присутствие ионов $Na^{+}$ в растворе, составляем молекулярное уравнение:

2) Анод растворимый (например, медный):

$NaCl=Na^{+}+Cl^{-}$.

Если анод растворимый, то металл анода будет окисляться:

$Cu^{0}-2ē=Cu^{2+}$.

Катионы $Cu^{2+}$ в ряду напряжений стоят после ($Н^{+}$), по этому они и будут восстанавливаться на катоде.

Концентрация $NaCl$ в растворе не меняется.

Рассмотрим электролиз раствора сульфата меди (II) на нерастворимом аноде :

$Cu^{2+}+2ē=Cu^{0}|2$

$2H_2O-4ē=O_2+4H^{+}|1$

Суммарное ионное уравнение:

$2Cu^{2+}+2H_2O=2Cu^{0}+O_2+4H^{+}$

Суммарное молекулярное уравнение с учетом присутствия анионов $SO_4^{2-}$ в растворе:

Рассмотрим электролиз раствора гидроксида калия на нерастворимом аноде:

$2H_2O+2ē=H_2+2OH^{-}|2$

$4OH^{-}-4ē=O_2+2H_2O|1$

Суммарное ионное уравнение:

$4H_2O+4OH^{-}=2H_2+4OH^{-}+O_2+2H_2O$

Суммарное молекулярное уравнение:

$2H_2O{→}↖{\text"электролиз"}2H_2+O_2$

В данном случае, оказывается, идет только электролиз воды. Аналогичный результат получим и в случае электролиза растворов $H_2SO_4, NaNO_3, K_2SO_4$ и др.

Электролиз расплавов и растворов веществ широко используется в промышленности:

1. Для получения металлов (алюминий, магний, натрий, кадмий получают только электролизом).
2. Для получения водорода, галогенов, щелочей.
3. Для очистки металлов — рафинирования (очистку меди, никеля, свинца проводят электрохимическим методом).
4. Для защиты металлов от коррозии (хрома, никеля, меди, серебра, золота) — гальваностегия.
5. Для получения металлических копий, пластинок — гальванопластика.