Электронный баланс при электролизе
Электронный баланс при электролизе — это способ уравнять число электронов, отданных частицами на аноде и принятых частицами на катоде. После этого по коэффициентам полуреакций можно определить количественное соотношение продуктов электролиза.
Сначала определяют, какие частицы разряжаются на электродах, и записывают уравнения электродных процессов. На катоде всегда происходит восстановление: частица принимает электроны. На аноде происходит окисление: частица отдаёт электроны. Полезно отдельно записать полуреакции электролиза, не смешивая их в одно уравнение.
Алгоритм электронного баланса
- Запишите полуреакции катода и анода.
- Поставьте коэффициенты перед частицами так, чтобы число электронов в каждой полуреакции было указано явно.
- Умножьте полуреакции на наименьшие целые множители, чтобы число отданных электронов равнялось числу принятых.
- Сравните коэффициенты продуктов: они показывают их мольное соотношение.
Для инертных электродов: катод: \(\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu}\). Анод: \(\mathrm{2H_2O\rightarrow O_2+4H^++4e^-}\). Чтобы число электронов совпало, первую полуреакцию умножают на 2. Значит, на образование 2 моль меди приходится 1 моль кислорода: \(n(\mathrm{Cu}):n(\mathrm{O_2})=2:1\). Электронный баланс здесь также согласуется с законами Фарадея.
Индекс в формуле и заряд иона не являются коэффициентами реакции. Например, в ионе \(\mathrm{Cu^{2+}}\) цифра 2 — заряд, а коэффициент 2 перед \(\mathrm{Cu^{2+}}\) означает две частицы. Также нельзя уравнивать только число атомов: при электролизе обязательно проверяют равенство электронов.
При электролизе расплава NaCl записаны полуреакции: \(\mathrm{Na^++e^-\rightarrow Na}\) и \(\mathrm{2Cl^--2e^-\rightarrow Cl_2}\). Каково соотношение \(n(\mathrm{Na}):n(\mathrm{Cl_2})\)?
Главное
- На катоде электроны принимаются, на аноде отдаются.
- Полуреакции умножают так, чтобы число принятых и отданных электронов совпало.
- Полученные коэффициенты позволяют найти мольное соотношение продуктов; расчёт массы или объёма затем выполняют по законам Фарадея.