Электролиз расплава хлорида натрия



Для получения высокоактивных металлов (натрия, алюминия, маг­ния, кальция и др.), легко вступающих во взаимодействие с водой, применяют электролиз расплава солей.

На катоде восстанавливаются катионы Na+ и выделяется металлический натрий, на аноде окисляются хлорид-ионы и выделяется хлор:

Зависимость количества вещества, образовавшегося под действием электрического тока, от времени, силы тока и природы электроли­та может быть установлена на основании обобщенного закона Фа-радея:

где m — масса образовавшегося при электролизе i-вещества (г); Э — эквивалентная масса i-вещества (г/моль); М — молярная масса i-вещества (г/моль); n — заряд i-иона; I — сила тока (A); t — продолжительность процесса; F — константа Фарадея, характери­зующая количество электричества, необходимое для выделения 1 экви­валентной массы вещества (F = 96 500 К = 26,8 А•ч).

Электролиз водных растворов.

В процессах на катоде и аноде могут участвовать не только ионы электролита, но и молекулы воды.

Будут ли на катоде восстанавливаться катионы металла или молекулы воды, зависит от положения металла в ряду напряжений металлов.

Если металл находится в ряду напряжений правее водорода, на катоде восстанавливаются катионы металла; если металл находится в ряду напряжений левее водорода, на катоде восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород. Наконец, в случае катионов металлов от цинка до свинца может происходить либо выделение металла, либо выделение водорода, в зависимости от концентрации раствора и других условий.

На аноде также может происходить либо окисление анионов электролита, либо окисление молекул воды. При электролизе солей бескислородных кислот или самих кислот на аноде окисляются анионы (кроме F.) В случае кислородсодержащих кислот на аноде окисляются молекулы воды и выделяется кислород.

Электролиз раствора хлорида натрия:

На катоде восстанавливаются молекулы воды и выделяется водород, а на аноде окисляются хлорид-ионы и выделяется хлор

 

NaCl Na+ + Cl,

H2O Н+ + ОН;

катод (–) (Na+; Н+): H+ + е = H0, 2H0 = H2

(2H2O + 2е = H2 + 2OH),

анод (+) (Cl; OН): Clе = Cl0, 2Cl0 = Cl2;

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2 .

Электролиз раствора нитрата меди(II):

Cu(NO3)2 Cu2+ +

Н2O H+ + OH;

катод (–) (Cu2+; Н+): Cu2+ + 2е = Cu0,

анод (+) ( OН): OHе = OH0,

4H0 = O2 + 2H2O;

2Cu(NO3)2 + 2H2O = 2Cu + O2 + 4HNO3.

Эти три примера показывают, почему электролиз проводить выгоднее, чем осуществлять другие способы получения металлов: получаются металлы, гидроксиды, кислоты, газы.

Мы писали схемы электролиза, а теперь попробуем написать сразу уравнения электролиза, не обращаясь к схемам, а только используя шкалу активности ионов:

Примеры уравнений электролиза:

2HgSO4 + 2H2O = 2Hg + O2 + 2H2SO4;

Na2SO4 + 2H2O = Na2SO4 + 2H2 + O2 ;

2LiCl + 2H2O = 2LiOH + H2 + Cl2 .


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1456; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!