Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

Elektroliza

Elektroliza – proces odwrotny do reakcji elektrodowych zachodzących w ogniwie galwanicznym, wymuszony przepływem prądu stałego z zewnętrznego źródła energii.

Katoda – elektroda połączona z ujemnym biegunem źródła prądu. Na katodzie zachodzi redukcja (pobieranie elektronów z elektrody.

Anoda – elektroda połączona z dodatnim biegunem źródła prądu. Na anodzie zachodzi utlenianie (dostarczanie elektronów do elektrody).

Napięcie zewnętrzne musi być wyższe niż SEM ogniwa.

Napięcie rozkładowe Ur – najmniejsza wartość napięcia potrzebna do rozpoczęcia elektrolizy.

Kolejność redukcji kationów na katodzie:

1) kationy metali mniej aktywne chemicznie od glinu (stojące za glinem w szeregu napięciowym metali)
M+ + e → M

2) kation H+
2H+ + 2 e → H2

3) woda, jeśli w roztworze znajdują się kationy metali aktywnych. Na katodzie jon H+ wygrywa z jonem metalu lekkiego.
2H2O → 2H+ + 2OH    (autodysocjacja wody)   
2H+ + 2e → H2
Sumarycznie:  2H2O + 2e  → H2 + 2OH

Na katodzie nie nastąpi rozładowanie kationów metali lekkich (stojących na początku szeregu napięciowego)

Wyjątki: rozładowanie Na+ na elektrodzie rtęciowej, równoczesne wydzielenie wodoru i metalu w środowisku kwaśnym. 

Kolejność utleniania anionów na anodzie:

1) aniony kwasu beztlenowego

2) anion OH

3) woda
4H2O → 4H+ + 4OH    (autodysocjacja wody)   
4OH – 4e → O2 + 2H2O
Sumarycznie:  2H2O – 4e  → O2 + 4H+

W roztworze wodnym nie będą rozładowywały się aniony kwasów tlenowych.


Elektroliza roztworów kwasów i zasad

Elektroliza roztworu HCl
Dysocjacja HCl → H+ + Cl
K(-)        2H+ + 2e → H2
A(+)       Cl → Cl2 + 2e

Elektroliza roztworu H2SO4
Dysocjacja H2SO4 → 2H+ + SO42–
K(-)        4H+ + 4e → 2H2
A(+)       2H2O  → O2 + 4H+  + 4e
Pierwszeństwo przed anionem SO42– ma jon OH pochodzący z autodysocjacji wody.

Elektroliza roztworu NaOH
Dysocjacja NaOH → Na+ + OH
K(-)        4H2O + 4e  → 2H2 + 4OH
A(+)       2H2O  → O2 + 4H+ + 4e
Sumarycznie: 2H2O → 2H2 +  O2

Elektroliza roztworów soli

Elektroliza roztworu NaCl.
Dysocjacja NaCl → Na+ + Cl
K(-)        2H2O + 2e → H2 + 2OH
A(+)       2Cl  → Cl2  + 2e
Zastosowanie: produkcja chloru

Elektroliza roztworu ZnBr2
Dysocjacja ZnBr2 → Zn2+ + 2Br
K(-)        Zn2+ + 2e → Zn
A(+)       2Br → Br2 + 2e

Elektroliza roztworu CuSO4 (elektrody grafitowe)

Dysocjacja CuSO4 → Cu2+ + SO42
K(-)        Cu2+ + 2e → Cu
A(+)       2H2O  → O2 + 4H+ + 4e 
Zastosowanie: odzysk miedzi.

Elektroliza roztworu AgNO3 (elektrody grafitowe)
Dysocjacja AgNO3 → Ag+ + NO3
K(-)        Ag+ + e → Ag
A(+)       2H2O  → O2 + 4H+ + 4e 
Zastosowanie: elektrorafinacja srebra.

Elektroliza elektrolitów stopionych

Elektroliza stopionego Al2O3 
K(-)        Al3+ + 3e  → Al
A(+)       2O2– – 4e → O2 
Zastosowanie: produkcja aluminium.

Elektroliza stopionego MgCl2
K(-) Mg2+ + 2e  → Mg
A(+) 2Cl – 2e → Cl2  
Zastosowanie: produkcja magnezu.

Elektroliza stopionego NaOH
K(-)        Na+ + e  → Na
A(+)       4OH – 4e → O2 + 2H2
Sumarycznie: 4Na + 4OH→ 4Na + 2H2O +  O2   
 


(N) Poza podstawą programową

Nadnapięcie elektrolizy η – różnica pomiędzy napięciem rozkładowym a SEM danego ogniwa.
Ur = SEM + η

I prawo Faradaya
Masy substancji wydzielonych podczas elektrolizy na elektrodach są wprost proporcjonalne do wielkości ładunku elektrycznego, który przepłynął przez elektrolit
m = kQ      Q=It       m=kIt
m - masa substancji wydzielonej na elektrodzie [g] , Q - ładunek elektryczny [C]
I - natężenie prądu [A], t - czas przepływu prądu [s]
k - współczynnik proporcjonalności - masa substancji wydzielonej na elektrodzie przez ładunek 1C (przez prąd o natężeniu 1A w ciągu 1s)

Przyklady zastosowań elektrolizy

1) Otrzymywanie czystych metali
2) Otrzymywanie chloru
3) Oczyszczanie metali (elektrorafinacja)
3) Odzysk metali z roztworów poprodukcyjnych
4) Nakładanie powłok ochronnych lub ozdobnych (galwanizacja)
5) Analiza chemiczna (wagowe oznaczenia kationów, analiza metali)

Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.