Окисление воды на аноде
Окисление воды на аноде — это отдача молекулами воды электронов с образованием кислорода. Процесс происходит при электролизе водного раствора, если вода разряжается на аноде преимущественно перед анионами растворённых веществ.
Анод — положительный электрод при электролизе; именно на нём протекает окисление. Для выделения кислорода обычно используют инертный анод, например графитовый или платиновый, который сам не расходуется. В кислой или нейтральной среде воду записывают как исходное вещество, а в щелочной среде удобнее использовать ионы \(\mathrm{OH^-}\).
В щелочном растворе та же полуреакция имеет вид:
В обеих записях атомы и заряд уравнены, а кислород имеет степень окисления \(-2\) и переходит в простое вещество \(\mathrm{O_2}\) со степенью окисления \(0\). Поэтому вода окисляется, а электроны указываются справа. Условия и предпочтительность процесса определяются последовательностью разряда ионов.
При электролизе подкисленной воды на инертном аноде выделяется кислород: на каждые 1 моль \(\mathrm{O_2}\) образуются 4 моль электронов. На катоде вода или ионы водорода восстанавливаются с образованием водорода.
Окисление воды не означает образование озона или пероксида водорода: основной продукт анода — молекулярный кислород \(\mathrm{O_2}\). Кроме того, в растворе хлорида натрия обычно разряжаются хлорид-ионы и выделяется хлор, а не кислород.
Какая полуреакция соответствует выделению кислорода на аноде в щелочном растворе?
Главное
- На аноде вода отдаёт электроны, поэтому процесс является окислением.
- Основные уравнения: \(2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{O_2}+4\mathrm{H^+}+4e^-\) и \(4\mathrm{OH^-} \rightarrow \mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2O}+4e^-\).
- Кислород выделяется, если вода разряжается раньше конкурирующих анионов; например, хлорид-ионы обычно дают хлор.