Методическая разработка. к лабораторной работе по ХРМ №1

к лабораторной работе по ХРМ №1

«ЭЛЕКТРОЛИЗ»

Составитель: к. т. н., доцент Гончарова Г. Н.

Самара, 2005г

Цель работы: Изучить процессы злектролиза

НАПРЯЖЕНИЕ РАЗЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТА. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ

Для практического осуществления электролиза конкретного электролита необходимо определенное минимальное пороговое напряжение, значение которого тем выше, чем труднее разряжаются на электродах катионы и анионы. Это напряжение называется напряжением разложения электролита.

Напряжение разложения электролита — это минимальное напряжение между электродами, при котором начинает протекать электролиз.

Напряжение разложения должно быть, как минимум, равно разности электродных потенциалов, т. е. потенциалов разрядки анионов (на аноде) и катионов (на катоде) из растворов электролита;

При стандартных условиях водного раствора (25 °С, 101,3 кПа и молярная концентрация 1 моль/л) потенциалы разрядки равны стандартным потенциалам Е° соответствующих окислительно-восстановительных пар.

Пример. Требуется определить напряжение разложения хлорида меди (II) СuCl₂ при электролизе его водного раствора. Электролиз этого электролита протекает следующим образом:

Напряжение разложения СиС1₂ при стандартных условиях составит:

Таким образом, для начала протекания указанной реакции электролиза в стандартных условиях достаточно напряжение 1,02 В.

Практически напряжение разложения оказывается выше, чем рассчитанное ΔΕ⁰, так как каждая электролизная ячейка обладает внутренним сопротивлением. Если пренебречь этим обстоятельством, то с помощью значений Ε⁰, (см. табл. 18 и 20) можно определить, какой из нескольких катионов или анионов при стандартных условиях будет разряжаться на катоде и аноде соответственно.

П р и м е р. Подвергают электролизу водный раствор, содержащий СuС1₂ FeCl₂. Для СuС1₂ ΔΕ° = +1,02 В (см. выше). Напряжение разложения FeCl₂ равно:

Следовательно, на катоде будет осаждаться медь, а не железо, поскольку
напряжение разложения хлорида меди (II) меньше (+1,020 В < +1,799 В).

Электрохимическим реакциям, протекающим при электролизе на электродах, препятствуют идущие более медленно предшествующие или последующие процессы. К таким процессам относятся прежде всего процессы переноса частиц в растворе (подход к электроду частиц, которые будут окисляться или восстанавливаться, удаление продуктов окисления или восстанления с поверхности электродов). Кроме того, медленно протекают процессы разрушения гидратной оболочки ионов (без разрушения гидратной оболочки катион, подошедший к катоду, не сможет разрядиться), а также последующие процессы объединения атомов в двухатомные молекулы таких газов, как Н₂, О₂, С1₂.

Вследствие протекания таких препятствующих электролизу процессов
напряжение разложения электролита, при котором на электродах начинается
выделение конечных электролитических продуктов, должно быть больше
теоретически рассчитанного значения. Повышение напряжения, необходимого для развития процесса электролиза, называется перенапряжением. Как правило, перенапряжение обусловлено суммарным влиянием двух или нескольких указанных выше причин.