Анодные процессы в водных растворах солей

Анод	Кислотный остаток (Асm-)
бескислородный	кислородсодержащий
Растворимый	Окисление металла (анода) Me0 - n ē = Men+ анод р-р
Нерастворимый	Окисление аниона (кроме фторидов) Асm- - m ē = Ас0	В щелочной среде: 4ОН- - 4ē = О2↑+ 4H2O В кислой и нейтральной среде: 2H2O - 4ē = О2↑+ 4H+

 

Пример: Электролиз расплава сульфата натрия

Na₂SO₄ ↔ 2 Na⁺ + SO₄^2-

К(-) Na⁺ + ē = Na⁰ 4

А(+) 2SO₄^2- - 4ē = 2SO₃ + O₂ 1

4Na⁺ + 2SO₄^2- = 4Na⁰ + 2SO₃ + O₂

2 Na₂SO₄ = 4Na⁰ + 2SO₃ + O₂

Пример: Электролиз раствора хлорида калия (анод нерастворимый)

KCl ↔ K⁺ + Cl^-

K(-) 2H₂O + 2 ē = H₂↑+ 2OH^-

А(+) 2Cl^- - 2ē = Cl₂⁰↑

2H₂O + 2Cl^- = H₂↑+ 2OH^- + Cl₂⁰↑

2 KCl +2H₂O = H₂↑+ 2KOH^- + Cl₂⁰↑

Пример: Электролиз раствора хлорида цинка (анод нерастворимый)

ZnCl₂ ↔ Zn²⁺ +2Cl^-

K(-) Zn²⁺ + 2ē = Zn⁰

2H₂O + 2 ē = H₂↑+ 2OH^-

А(+) 2Cl^- - 2ē = Cl₂⁰↑

Суммарное уравнение реакции в данном примере написать нельзя, так как неизвестно, какая часть общего количества электричества идет на восстановление воды, а какая – на восстановление ионов цинка.

Пример: Электролиз раствора сульфата меди (анод нерастворимый)

CuSO₄ ↔ Cu²⁺ + SO₄^2-

K(-) Cu²⁺ + 2ē = Cu⁰ 2

А(+) 2H₂O - 4ē = О₂↑+ 4H⁺ 1

2Cu²⁺ +2H₂O = 2Cu⁰+ О₂↑+ 4H⁺

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu⁰ + О₂↑+2H₂SO₄

Пример: Электролиз раствора нитрата серебра (анод растворимый – из серебра)

AgNO₃↔Ag⁺ + NO₃^-

K(-) Ag⁺ + ē = Ag ⁰

А(+)Ag ⁰ – ē = Ag⁺

Составить молекулярное уравнение электролиза раствора нитрата серебра с растворимым анодом невозможно. Это означает, что электролиз раствора нитрата серебра сводится к переносу серебра с анода на катод.

Экспериментальная часть

Общие требования. В опытах № 1- 4 написать уравнения анодного и катодного процессов, протекающих на электродах. Отметить изменения окраски растворов. В опытах № 3 и 4 наблюдать выделение меди на катоде и окисление – на аноде (в опыте № 4).

Опыт № 1. Электролиз раствора хлорида натрия.

В электролизер налить раствор хлорида натрия, добавить фенолфталеин в оба колена, опустить графитовые электроды и подключить прибор к источнику тока. Отметить изменения цвета у катода и анода, наблюдать выделение хлора в анодном пространстве и водорода и щелочи – в катодном.

 

Опыт № 2. Электролиз раствора сульфата натрия.

В электролизер налить раствор сульфата натрия, добавить 3-4 капли лакмуса, опустить графитовые электроды и подключить прибор к источнику тока. Отметить изменения цвета у катода и анода. Иметь в виду, что в кислой среде лакмус окрашивает раствор в розовый цвет, а в щелочной – в синий.

Опыт № 3. Электролиз раствора сульфата меди (с нерастворимым анодом).

В электролизер налить раствор сульфата меди, опустить графитовые электроды и подключить прибор к источнику тока. Наблюдать процессы, происходящие на катоде и аноде.

Опыт № 4. Электролиз раствора сульфата меди (с растворимым анодом).

Не отключая электролизер от источника тока (опыт № 3), поменять местами электроды в коленях электролизера, вследствие чего электрод, покрывшийся вначале медью, окажется анодом. Какое вещество выделяется на катоде? Написать уравнения катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе сульфата меди с медным анодом.

Вопросы к защите лабораторной работы

1. Чем отличается электролиз с нерастворимым анодом от электролиза с растворимым анодом?

2. Есть ли отличия при проведении электролиза раствора и расплава?

Ø Учебная литература: /1/, с. 284 - 291; /2/, с.207 - 213; /3/, с.285; /4/, с.293 - 298, /6/, с.183 -186