Электролиз растворов с инертными электродами
Электролиз раствора с инертными электродами — это разложение веществ электрическим током, при котором материал электродов не расходуется. Продукты определяют отдельно для катода и анода по тому, какие частицы легче восстанавливаются или окисляются.
Как определить продукты
Сначала записывают частицы, присутствующие в растворе: катионы, анионы и молекулы воды. Затем используют последовательность разряда ионов и составляют уравнения электродных процессов.
- На катоде, соединённом с отрицательным полюсом, протекает восстановление. Катионы малоактивных металлов обычно превращаются в металл: \(\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu}\). Катионы активных металлов, например \(\mathrm{Na^+}\) и \(\mathrm{K^+}\), в воде не разряжаются; вместо них восстанавливается вода с выделением водорода: \(\mathrm{2H_2O+2e^-\rightarrow H_2+2OH^-}\).
- На аноде, соединённом с положительным полюсом, протекает окисление. Галогенид-ионы \(\mathrm{Cl^-}\), \(\mathrm{Br^-}\) и \(\mathrm{I^-}\) обычно образуют простые вещества: \(\mathrm{2Cl^-\rightarrow Cl_2+2e^-}\). Если таких ионов нет, окисляется вода и выделяется кислород: \(\mathrm{2H_2O\rightarrow O_2+4H^++4e^-}\).
- Объединяют полуреакции и проверяют сохранение атомов и зарядов. Такой алгоритм используют при определении продуктов электролиза.
В растворе \(\mathrm{CuCl_2}\) находятся \(\mathrm{Cu^{2+}}\) и \(\mathrm{Cl^-}\). На катоде выделяется медь: \(\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu}\). На аноде выделяется хлор: \(\mathrm{2Cl^-\rightarrow Cl_2+2e^-}\). Суммарно: \(\mathrm{CuCl_2\rightarrow Cu+Cl_2}\). Электроды остаются неизменными.
Инертный анод не превращается в продукт реакции. Например, при электролизе раствора сульфата натрия на электродах выделяются \(\mathrm{H_2}\) и \(\mathrm{O_2}\), а не натрий и сульфур. Инертный электрод лишь проводит ток и предоставляет поверхность для реакции.
Что выделяется на катоде при электролизе водного раствора \(\mathrm{NaCl}\) с инертными электродами?
Главное
- На катоде всегда идёт восстановление, на аноде — окисление.
- На катоде выбирают между восстановлением катиона металла и воды; на аноде — между окислением галогенид-иона и воды.
- Инертный электрод не расходуется и не становится продуктом электролиза.