Электролиз растворов солей

В растворах солей, помимо гидратированных катионов и анионов электролита, присутствует растворитель – вода, которая может проявлять свойства окислителя за счет водорода в степени окисления +1 либо восстановителя за счет кислорода в степени окисления –2.

Н₂О – окислитель

2Н⁺ + 2е Н₂ (рН<7)

2Н₂О + 2е Н₂ + 2ОН^- (рН≥7)

Окислительно-восстановительный потенциал «водородного электрода» зависит от рН

рН=0

рН=7

рН=14

Н₂О – восстановитель

2Н₂О – 4е О₂ + 4Н⁺ (рН≤7)

4ОН^– – 4е О₂ + 2Н₂О (рН>7)

Окислительно-восстановительный потенциал «кислородного электрода» зависит от рН

рН=0

рН=7

рН=14

Если в растворе электролита присутствует несколько возможных окислителей и несколько возможных восстановителей, осуществляется тот процесс, который характеризуется наименьшим потенциалом разложения. То есть на катоде восстанавливается окислитель с наибольшим суммарным значением окислительно-восстановительного потенциала и перенапряжения, а на аноде окисляется восстановитель с наименьшим суммарным значением окислительно-восстановительного потенциала и перенапряжения.

Электролиз водного раствора иодида натрия

В растворе осуществляются процессы диссоциации

Иодид натрия гидролизу не подвергается, следовательно, среда в растворе нейтральная и рН=7. Положительно заряженные ионы перемещаются к отрицательно заряженному электроду – катоду. Возможные окислители (Na⁺ и H⁺) характеризуются следующими значениями окислительно-восстановительных потенциалов

>

Следовательно, более сильным окислителем является ион Н⁺ и на катоде осуществляется процесс восстановления воды до молекулярного водорода

к атодная 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^– 1

реакция

Отрицательно заряженные ионы перемещаются к положительно заряженному электроду-аноду. Сравним значения окислительно-восстановительных потенциалов возможных восстановителей (I^– и OH^–)

<

Более сильным восстановителем является иодид-ион и на аноде осуществляется процесс окисления I^––ионов до I₂:

анодная	2I^– – 2e → I2	1
реакция

Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса

2H₂O + 2I^– H₂ + 2OH^– + I₂ (краткое ионное уравнение)

2H₂O + 2KI H₂ + 2KOH + I_2(ан.)(молекулярное уравнение)

Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с инертным анодом

В растворе протекают следующие процессы:

уравнение диссоциации CuSO₄ Cu²⁺ + SO₄^2-

уравнение гидролиза Cu²⁺ + H₂O CuOH⁺ + H⁺; (рН<7)

уравнение диссоциации Н₂О Н⁺ + ОН^–

Возможные окислители Cu²⁺ и H⁺ ( из H₂O)

Так как > , более сильным окислителем является ион Cu²⁺, и на катоде происходит осаждение металлической меди.

катодная	Cu^2+ + 2e → Cu^o	2
реакция

Возможные восстановители SO₄^2- и H₂O.

Так как < , более сильным восстановителем является вода, и на аноде происходит выделение кислорода из воды

анодная	2Н2О – 4e → О2 + 4Н^+	1
реакция

Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса.

2Cu²⁺ + 2H₂O 2Cu^o_(кат.) + O_2(ан.) + 4Н⁺_(ан.)(краткое ионное уравнение)

2CuSO₄ + 2H₂O → 2Cu_(кат.) + O_2(ан.) + 2H₂SO_4(ан.) (молекулярное уравнение)