Состав электролизера. Электролиз расплавов. Схема электролизера. Возможные процессы на катоде

ЭЛЕКТРОЛИЗ

Электролизом называют совокупность окислительно-восстановительных процессов, происходящих на электродах под действием постоянного электрического тока.

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР – электрохимическая ячейка, в которой проводят электролиз растворов или расплавов веществ.

СОСТАВ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

ЭЛЕКТРОЛИТ – раствор или расплав вещества, который проводит электрический ток вследствие распада молекул данного вещества на ионы (катионы и анионы)

АНОД – электрод, который подключен к положительному полюсу источника питания (ПРОЦЕСС ОКСИЛЕНИЯ) КАТОД - электрод, который подключен отрицательному полюсу источника питания (ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ)

Схема электролизера

анод

катод

электролит

ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСПЛАВОВ

ПРИМЕР: схема электролиза расплава хлорида магния MgCl2 В расплаве данного электролита содержатся ионы: Mg и Сl. Катионы Mg движутся к катоду, а анионы Сl - к аноду

-

2+

2+

КАТОД (-) : процесс восстановления Mg + 2e Mg АНОД (+) : процесс окисления 2Сl - 2e Cl2 MgCl2 Mg + Cl2

2+

-

ЭЛЕКТРОЛИЗ РАСТВОРОВ

В данном случае в окислительно-восстановительных процессах, происходящих на электродах возможно участие молекул ВОДЫ (Н2О)

Возможные процессы на катоде

1. Если металл расположен в ряду напряжений после водорода (Cu, Hg, Ag, Pt, Au), то восстанавливаются катионы данного металла
2. Сu + 2e Cu

2+

2. Если металл расположен от начала ряда напряжений до Al включительно (Li, Na, K, Mg и др.), то на катоде происходит процесс восстановления молекул Н2О: 2Н2О + 2е H2 + 2OH

3. Если металл расположен в ряду напряжений между Al и водородом (Zn, Fe, Ni, Mn и др.), то на катоде происходят процессы восстановления молекул Н2О и ионов данного металла: 2Н2О + 2е H2 + 2OH Zn + 2e Zn

2+

Возможные процессы на аноде

1. Если анод растворимый (Fe, Zn, Al, Сu и др.), то окисляется металл анода, несмотря на природу аниона:
2. Сu - 2e Cu

2+

• 2. Если анод не растворяется (инертный – графит, Au, Pt и др.), то:
• анионы, не содержащие кислород (F , Cl , S и др.), окисляются на аноде
• 2Cl - 2e Cl2
• анионы, содержащие кислород
• (SO4 , NO3 и др.) не окисляются на аноде, а окисляются молекулы воды
• 2Н2О - 4е O2 + 4H

-

-

2-

-

-

2-

+

ПРИМЕР: схема электролиза раствора сульфата магния MgSO4 В растворе существуют ионы Mg и SO4 КАТОД (-) : процесс восстановления 2Н2О + 2е H2 + 2OH 2 АНОД (+) : процесс окисления 2Н2О - 4е O2 + 4H 1 2MgSO4 + 6Н2О 2 H2 + O2 + 2Mg(OH)2 + 2H2SO4

2+

2-

-

+

Применение электролиза

1. Получение металлов (Al, Mg, Na,Cd)
2. Получение H2, галогенов, щелочей
3. Очистка металлов (рафинирование)
4. Нанесение защитных покрытий на металлические изделия
5. Получение металлических копий