Теоретическое введение. Электролиз – совокупность окислительно-восстановительных процессов

Электролиз – совокупность окислительно-восстановительных процессов, происходящих на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита.

Анод – это электрод, на котором происходит окисление. Катод – электрод, на котором происходит восстановление. При электролизе анод имеет положительный заряд, катод – отрицательный.

При электролизе растворов электролитов на электродах протекают следующие процессы:

Анодные процессы.

Аноды, используемые при электролизе, подразделяются на инертные (графит, уголь, платина, золото, иридий) и активные (все остальные металлы).

На аноде в первую очередь окисляется система с меньшим окислительно-восстановительным потенциалом. Так, в случае использования активного анода, окисляется металл анода: Ме⁰ - n = Ме ⁿ⁺. При электролизе с инертным анодом легко окисляются простые ионы, присутствующие в растворе (I^–, Br^–, Cl^–). Сложные ионы (SO , CO , PO и др.) из водных растворов не окисляются – вместо них окисляется вода: 2Н₂О - 4 = О₂ + 4Н⁺.

Катодные процессы.

На катоде легче восстанавливаются катионы с большим электродным потенциалом.

Так, если стандартный электродный потенциал металла больше величины -0,41 В, то на катоде восстанавливаются ионы этого металла. Если потенциал металла находится в интервале -1,4 В < < -0,41 В, то на катоде одновременно восстанавливаются и ионы металла и вода. Если потенциал металла меньше величины -1,41 В, то на катоде восстанавливается вода. Отмеченное выше можно представить в виде схемы:

В расплавах молекулы воды отсутствуют. Поэтому на катоде и аноде протекают процессы с участием только ионов расплава.

Выполнение опытов

Опыт 1 Изучение электролиза раствора сульфата меди

Цель работы:

Изучить процессы, протекающие на электродах, при электролизе раствора сульфата меди с инертным анодом.

Реактивы: 1М раствор сульфата меди CuSO₄; раствор лакмуса.

Оборудование: образная трубка, угольные электроды.

Ход работы:

В образную трубку налить до половины ее высоты раствор сульфата меди, погрузить два угольных электрода, подключить их к источнику постоянного тока. Провести электролиз в течение двух минут. Записать уравнение диссоциации соли и уравнения катодного и анодного процессов, протекающих при электролизе. Отключить ток. Осмотреть поверхность катода и записать наблюдения. В анодное пространство добавить 2-3 капли лакмуса. Отметить изменение окраски индикатора и указать реакцию среды.