Теория:
Электролиз растворов имеет свои особенности, так как кроме ионов электролита в них содержатся также катионы водорода и гидроксид-ионы, образующиеся при диссоциации воды:
При описании электролиза растворов нужно учитывать два правила.
1. На катоде происходит восстановление более сильного окислителя.
Окислители — это катионы металлов и водорода. Их сила определяется положением металлов в ряду активности. Самые сильные окислительные свойства имеются у катионов неактивных металлов, расположенных в конце ряда.
Выделяется водород | Выделяются металл и водород | Выделяется металл |
Если электролит содержит ион активного металла, расположенного в начале ряда активности (включая алюминий), то на катоде происходит восстановление воды и выделяется водород, а в растворе образуются гидроксид-ионы:
При электролизе соли металла средней активности, расположенного в ряду до водорода, может восстанавливаться и водород, и металл:
Из соли неактивного металла, находящегося в ряду после водорода, на катоде выделяется только металл:
Из растворов, содержащих несколько катионов, металлы выделяются в порядке снижения их окислительной способности. Например, из раствора солей меди и серебра сначала будет восстанавливаться серебро, а потом медь.
2. На аноде окисляется более сильный восстановитель.
Сила восстановителя определяется его составом. Легче окисляются простые анионы.
Выделяется неметалл | Выделяется кислород | Образуются алкан и углекислый газ |
Если электролит содержит бескислородный анион (кроме фторида), то на аноде выделяется неметалл:
Фторид-ионы и кислородсодержащие анионы не окисляются, вместо них происходит окисление воды и образуется кислород:
Под действием тока на растворы солей карбоновых кислот происходит окисление и разложение кислотных остатков с образованием углекислого газа и алкана. Например, при электролизе раствора ацетата на аноде выделяются углекислый газ и этан:
Электролиз растворов щелочей и кислот
При пропускании тока через растворы щелочей и кислородсодержащих кислот разлагается вода, а вещества остаются в растворе.
Пример:
электролиз раствора гидроксида натрия.
В растворе содержатся катионы натрия, катионы водорода и гидроксид-ионы:
На катоде восстанавливается водород из воды:
На аноде происходит окисление гидроксид-ионов и выделяется кислород:
Суммарное уравнение электролиза:
Пример:
электролиз раствора серной кислоты.
В растворе имеются ионы водорода, гидроксид-ионы и сульфат-ионы:
На катоде выделяется водород:
На аноде выделяется кислород:
Суммарное уравнение: