Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu- Zadanie 1: Chemia 3. Nowy Witowski. Zbiór zadań wraz z odpowiedziami 2005-2024

Rozwiązanie

proces katodowy: $Cu X^{2 +} + 2 e X^{-} Cu$

proces anodowy: $2 H X_{2} O O X_{2} + 4 H X^{+} + 4 e X^{-}$

Wyjaśnienie:

Podczas elektrolizy do układu doprowadzany jest prąd elektryczny, jest to więc proces wymuszony. Podobnie jak w ogniwie, w elektrolizie można wyróżnić dwie elektrody - anodę i katody. Na anodzie zachodzi utlenianie, a na katodzie redukcja. Aby poprawnie zapisać równania procesów zachodzących podczas elektrolizy, należy pamiętać o poniższych czynnikach, decydujących o wydzielaniu się odpowiedniej substancji na elektrodzie:

Elektroliza roztworów wodnych

Katoda:

Gdy w roztworze obecne są kationy metali, których standardowy potencjał redukcji jest wyższy od standardowego potencjału redukcji półogniwa glinowego to zachodzi redukcji kationów tych metali, z wydzieleniem metalu na elektrodzie.
$M X^{x +} + xe X^{-} M$
Gdy w roztworze obecne są kationy metali, których standardowy potencjał redukcji jest niższy bądź równy standardowemu potencjałowi redukcji półogniwa glinowego to zachodzi proces redukcji atomów wodoru w wodzie, lub jonów H⁺ jeżeli jest to roztwór kwasu.
$2 H X_{2} O + 2 e X^{-} H X_{2} + 2 OH X^{-}$

$2 H X^{+} + 2 e X^{-} H X_{2}$ - w roztworze kwasu
Gdy w roztworze obecne są kationy amonowe, zachodzi następujący proces:

$2 NH X_{4} X^{+} + 2 e X^{-} 2 NH X_{3} + H X_{2}$

Anoda:

Gdy w roztworze obecne są aniony pochodzące od kwasów beztlenowych (bez kwasu fluorowodorowego) to następuje utlenianie anionu kwasu beztlenowego z wydzieleniem niemetalu, np. Cl₂.
$2 X X^{n -} 2 ne X^{-} + X X_{2}$
Gdy w roztworze obecne są aniony pochodzące od kwasów tlenowych lub kwasu fluorowodorowego to następuje utlenianie atomu tlenu zawartego w wodzie, z wydzieleniem gazowego tlenu.
$2 H X_{2} O O X_{2} + 4 H X^{+} + 4 e X^{-}$
W roztworach zasad utlenianie są atomy tlenu zawarte w jonach OH^- z wydzieleniem gazowego tlenu.
$4 OH X^{-} O X_{2} + 2 H X_{2} O + 4 e X^{-}$
W roztworach soli i kwasów karboksylowych mogą zachodzić następujące reakcje:

sole kwasu mrówkowego:
$2 HCOO X^{-} H X_{2} + CO X_{2} + 2 e X^{-}$

sole kwasu szczawiowego (etanodiowego):

$C X_{2} O X_{4} X^{2 -} 2 CO X_{2} + 2 e X^{-}$

sole pozostałych kwasów karboksylowych
$2 RCOO X^{-} R - R + 2 CO X_{2} + 2 e X^{-}$
R - reszta węglowodorowa

Elektroliza stopionych substancji

Podczas elektrolizy stopionych związków, np. tlenków, soli, wodorków, wodorotlenków nie obowiązują zasady panujące podczas elektrolizy roztworów wodnych. Na katodzie następuje redukcja kationu uwolnionego z sieci krystalicznej substancji w wyniku stopienia, a na anodzie utlenianie anionu.

Katoda:

Tlenki metali

$Me X^{x +} + xe X^{-} Me$

Wodorki metali

$Me X^{x +} + xe X^{-} Me$

Wodorotlenki metali

$Me X^{x +} + xe X^{-} Me$

sole metali

$Me X^{x +} + xe X^{-} Me$

Anoda:

Tlenki metali

$2 O X^{2 -} O X_{2} + 4 e X^{-}$

Wodorotlenki metali

$4 OH X^{-} O X_{2} + 2 H X_{2} O + 4 e X^{-}$

Wodorki metali

$2 H X^{-} H X_{2} + 2 e X^{-}$

Sole kwasów beztlenowych

$R X^{x -} R + x X^{-}$
$S X^{2 -} S + 2 e X^{-}$
$2 Cl X^{-} Cl X_{2} + 2 e X^{-}$

Sole kwasów tlenowych

$2 SO X_{4} X^{2 -} 2 SO X_{3} + O X_{2} + 4 e X^{-}$

$4 NO X_{3} X^{-} 2 N X_{2} O X_{5} + O X_{2} + 4 e X^{-}$

$2 CO X_{3} X^{2 -} 2 CO X_{2} + O X_{2} + 4 e X^{-}$

Piotr Kuczyński

Nauczyciel chemii

Tutaj pojawi się lista Twoich książek

Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.