Методы составления уравнений электролиза растворов и расплавов солей

Электролиз - 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.

 Электролиз расплава соли хлорида калия

При расплавлении электролит диссоциирует на ионы:

NaCl → Na⁺ + Cl^–

На катоде происходит восстановление ионов Na⁺:



На аноде - окисление ионов Cl^–:



Уравниваем число электронов:




Суммарный процесс:


 

 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^–, S^2–, 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:



или


 

Примеры электролиза водных растворов

1). Электролиз раствора хлорида натрия NaCl:

NaCl ↔ Na⁺ + Cl^–;
H₂O ↔ H⁺ + OH^–
Катод:
Анод:
Суммарный процесс: 


2). Электролиз раствора хлорида меди CuCl₂:

CuCl₂ ↔ Cu²⁺ + 2Cl^–;
H₂O ↔ H⁺ + OH^–
Катод:
Анод:
Суммарный процесс:
 

3). Электролиз раствора сульфата меди CuSO₄:
CuSO₄ ↔ Cu²⁺ + SO₄^2–;
H₂O ↔ H⁺ + OH^–
Катод:
Анод:
Суммарный процесс:
 

4). Электролиз раствора сульфата никеля NiSO₄:

NiSO₄ ↔ Ni²⁺ + SO₄^2–;
H₂O ↔ H⁺ + OH^–
Катод:a)
б) 

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.



Суммарный процесс:

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

Катод:
Анод:
Суммарный процесс:

При этом на электродах будут выделяться газы, на катоде водород, а на аноде - кислород.