Лабораторные работы по "Неорганической химии"

Теоретическая часть

Электролизом называют окислительно-восстановительный  процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного  электрического тока через раствор  или расплав электролита. Этот процесс  сопровождается превращением электрической  энергии в химическую.

Под действием постоянного тока положительно заряженные ионы получают направленное движение к отрицательному электроду, а ионы с отрицательным  зарядом – к положительному. Отрицательный  электрод при электролизе называется катодом (к катоду движутся катионы), а положительный – анодом (к аноду движутся анионы).

Реакции на электродах при  электролизе расплавов и растворов  электролитов.

Порядок разряда ионов.

Растворы.

1. На катоде

Определяется рядом напряжения металлов.

• Металлы, стоящие правее водорода: из водных растворов разряжаются беспрепятственно (в направлении Au – Ag – Hg – Cu)
• 2Н⁺ +2е = Н₂ (для кислот); 2Н₂О +2е = Н₂ + 2ОН^-
• (Н – Mg] Me ⁿ⁺ + ne = Me⁰; 2Н₂О +2е = Н₂ + 2ОН^-
• Никогда не восстанавливаются из водных растворов; 2Н₂О +2е = Н₂ + 2ОН^-

2. На аноде 

• Окисляются беспрепятственно
• 2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺ ; 2ОН^- - 4е = О₂ + 2Н⁺
• Анионы, содержащие кислород, из растворов не окисляются, в этом случае идет окисление кислорода из воды: 2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺

Расплавы.

На катоде восстанавливается тот металл, который содержится в расплаве.

На аноде происходит окисление  того иона, который входит в состав расплава. Если   ионы – кислородосодержащие, то кислород может окисляться до пероксида, либо до свободного кислорода.

Электролиз кислот.

1. Бескислородные кислоты: НВr

Катод: 2Н⁺ +2е = Н₂; Анод: 2Br^- -2е = Br₂

2.   Кислородосодержащие кислоты

Анод: 2Н₂О – 4е = О₂ + 4Н⁺; Катод: 2Н⁺ +2е = Н₂;

Повышение концентрации кислоты

Электролиз растворов  щелочей.

Катод: 2Н₂О +2е = Н₂ + 2ОН ^-;

Анод: 2ОН^- - 4е = О₂ + 2Н⁺

Повышение концентрации щелочи

Законы Электролиза.

Первый закон Фарадея: массы  или объемы веществ, выделившихся на электродах, прямо пропорциональны  количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав  электролита.

m = kQ или V = kQ; Q = Iτ

Второй закон Фарадея: одинаковые количества электричества выделяют на электродах эквивалентные массы (или объемы) веществ.