Восстановление воды на катоде
Восстановление воды на катоде — это присоединение электрона молекулой воды с образованием водорода \(\mathrm{H_2}\) и гидроксид-ионов \(\mathrm{OH^-}\). Оно происходит при электролизе водного раствора, если на катоде вода разряжается легче, чем присутствующие катионы.
Уравнение процесса
Уравнение записывают для нейтральной или щелочной среды. Электроны находятся слева, потому что вода восстанавливается. Образовавшийся \(\mathrm{H_2}\) выделяется в виде газа, а в растворе увеличивается концентрация \(\mathrm{OH^-}\). В кислой среде обычно записывают сокращённое ионное уравнение \(2\mathrm{H^+}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}\uparrow\).
При электролизе раствора щёлочи катион щелочного металла, например \(\mathrm{Na^+}\), не восстанавливается в воде. Поэтому на катоде разряжаются молекулы воды: \(2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}\uparrow+2\mathrm{OH^-}\). Процесс относится к выделению водорода на катоде.
Восстановление воды на катоде — не то же самое, что восстановление катиона металла. Например, в растворе \(\mathrm{CuSO_4}\) обычно восстанавливаются ионы \(\mathrm{Cu^{2+}}\): \(\mathrm{Cu^{2+}}+2e^-\rightarrow\mathrm{Cu}\), а не вода. Выбор процесса зависит от последовательности разряда ионов и условий электролиза.
Какой продукт образуется на катоде при восстановлении воды?
Главное
- На катоде вода восстанавливается, принимая электроны.
- Основное уравнение: \(2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-}\).
- Процесс выбирают, сравнивая разряд воды и катионов раствора.