Методы составления уравнений электролиза растворов и расплавов солей

Электролизом - окислительно-восстановительные реакции, проходящие на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. На отрицательном электроде (катоде) происходит процесс восстановления, на положительном (аноде) — процесс окисления.

1. Электролиз расплава соли (на примере КСl).

При расплавлении электролит диссоциирует на ионы:
NaCl → Na+ + Cl
На катоде происходит восстановление ионов Na+:

электролиз расплава соли КСl
На аноде - окисление ионов Cl:
электролиз расплава соли КСl
Уравниваем число электронов:

электролиз расплава соли КСl
электролиз расплава соли КСl
Суммарный процесс:
электролиз

2. Электролиз водных растворов

В растворах электролитов помимо ионов, образуемых электролитами, имеются ионы, образующиеся в результате диссоциации воды: H2O ↔ H+ + OH
которые также могут принимать участие в электролизе.
Легкость восстановления катионов на катоде соответствует ряду активности металлов. Чем правее в этом ряду находится металл, тем легче идет его восстановление. Если металл находится левее водорода в ряду активности, то происходит также восстановление ионов водорода из воды, если же металл находится левее алюминия, то он в водном растворе восстановлен быть не может — идет только восстановление воды.
На аноде происходит окисление анионов. По уменьшению легкости их окисления они располагаются в следующий ряд: I, Вг, S2–, Сl, ОН, анионы кислородосодержащих кислот. Поэтому в водных растворах в первую очередь происходит окисление ионов галогенов или серы, а если их нет, то про-исходит окисление ионов гидроксила из воды до кислорода:
электролиз водных растворов солей
или
электролиз водных растворов солей

Примеры электролиза водных растворов:

1). NaCl:
NaCl ↔ Na+ + Cl;
H2O ↔ H+ + OH

Катод: электролиз водного раствора соли хлорида натрия
Анод: электролиз водного раствора NaCl
Суммарный процесс: электролиз водного раствора хлорида натрия


2). CuCl2:
CuCl2 ↔ Cu2+ + 2Cl;
H2O ↔ H+ + OH

Катод:
Анод:
электролиз водного раствора NaCl
Суммарный процесс: электролиз водного раствора соли хлорида меди

3). CuSO4:
CuSO4 ↔ Cu2+ + SO42–;
H2O ↔ H+ + OH

Катод: электролиз водного раствора сульфата меди
Анод: электролиз водного раствора соли сульфата меди
Суммарный процесс: электролиз водного раствора CuSO4

4). NiSO4:
NiSO4 ↔ Ni2+ + SO42–;
H2O ↔ H+ + OH
Катод:a) электролиз водного раствора соли сульфата никеля
б) электролиз водного раствора сульфата меди
эти два процесса идут одновременно и независимо друг от друга. Соотношение между ними зависит от соотношения концентраций ионов никеля и ионов водорода, а также от напряжения и силы тока. Объясняется это тем, что никель – металл средней активности, его электродный потенциал имеет незначительное отрицательное значение (-0,25 В), как и потенциал водородного электрода (-0,41 В). Поэтому продуктами электролиза будут металлический никель и газообразный водород. При электролизе раствора сульфата никеля протекают процессы восстановления ионов Ni2+ и молекул H2O. Сначала преимущественно идет процесс восстановления ионов никеля, но затем концентрация ионов никеля в растворе уменьшается, а концентрация ионов водорода увеличивается и усиливается интенсивность процесса восстановления воды.

электролиз водного раствора соли сульфата меди
Суммарный процесс:
электролиз водного раствора соли сульфата никеля

5). NaOH, KOH, H4SO4, NaSO4, K2SO4 — в этих случаях идет только электролиз воды:

Катод: электролиз водного раствора сульфата меди
Анод:
электролиз водного раствора соли сульфата меди
Суммарный процесс: электролиз водного раствора щелочи
При этом на электродах будут выделяться газы, на катоде водород, а на аноде - кислород.