Рассмотрим несколько примеров процессов электролиза

Пример 1. Электролиз раствора хлорида никеля (II) NiCl₂ с инертными электродами.

Раствор содержит ионы Ni²⁺ и Cl^–, образующиеся в результате процесса диссоциации соли:

NiCl₂ → Ni²⁺ + 2Cl ^­

Кроме того, в растворе в ничтожной концентрации содержатся ионы Н⁺ и ОН^{­ –}, образующиеся при диссоциации молекул воды:

H₂О D H⁺ + OH^–. ­

При пропускании тока катионы Ni²⁺ и H⁺ перемещаются к катоду (отрицательно заряженному электроду). На катоде протекает процесс восстановления. Принимая от катода по два электрона, ионы Ni²⁺ превращаются в нейтральные атомы, выделяющиеся из раствора. Катод постепенно покрывается никелем:

Ni⁺ + 2e → Ni⁰.

Одновременно анионы Cl^­– и OH^– движутся к аноду (положительно заряженному электроду). На аноде протекает процесс окисления. Так как в первую очередь разряжаются анионы бескислородных кислот, то ионы хлора, достигая анода, отдают ему электроны и превращаются в атомы хлора. В дальнейшем эти атомы, соединяясь попарно, образуют молекулы хлора, покидающие поверхность электрода. У анода выделяется хлор:

2Cl ^­ – 2e → .

Складывая уравнения процессов, протекающих на катоде и на аноде с учетом отданных и принятых электронов, получим краткое ионно-молекулярное уравнение процесса электролиза:

Ni⁺ + 2Cl^­ Ni⁰ + .

Молекулярное уравнение процесса электролиза водного раствора хлорида никеля (II) будет иметь вид:

NiCl₂ Ni⁰ + .

Пример 2. Электролиз раствора йодида калия KI.

Йодид калия в результате процесса диссоциации находится в растворе в виде ионов К + и I^–­

KI → K⁺ + I^­.

Кроме того, в растворе в растворе содержатся ионы Н⁺ и ОН^–, образующиеся при диссоциации воды:

H₂О D H⁺ + OH^–.

При пропускании электрического тока ионы К⁺ и H⁺ передвигаются к катоду, а ионы I^­ и OH^­ – к аноду. Так как калий стоит в ряду напряжений гораздо левее водорода и имеет меньшее значение электродного потенциала, то у катода разряжаются не ионы калия, а катионы водорода из воды. Образующиеся при этом атомы водорода соединяются в молекулы Н₂, и, таким образом, у катода выделяется водород:

2H₂О + 2e = Н₂ + 2ОН^–.

По мере разряда ионов водорода диссоциируют все новые молекулы воды, вследствие чего у катода накапливаются гидроксильные ионы (освобождающиеся из молекулы воды), а также ионы К⁺, непрерывно перемещающиеся к катоду. В пространстве у катода образуется раствор КОН и среда становится щелочной.

Одновременно к положительно заряженному аноду перемещаются анионы иода и гидроксила. В первую очередь у анода происходит выделение йода, так как ионы I^– разряжаются легче, чем гидроксильные ионы из воды:

2I^– – 2e = I₂.

Складывая уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде, получим краткое ионно-молекулярное уравнение процесса электролиза:

2H₂О + 2I^­ Н₂ + I₂ + 2ОН^­.

Полное ионно-молекулярное уравнение процесса электролиза получим добавляя в левую и правую части краткого уравнения недостающие ионы (ионы калия К⁺):

2H₂О+ 2K⁺ + 2I^– Н₂ + I₂ + 2K⁺ + 2ОН.

Молекулярное уравнение процесса электролиза водного раствора иодида калия будет иметь вид:

2H₂О + 2KI Н₂ + I₂ + 2KОН.

Пример 3. Электролиз раствора сульфата калия K₂SO₄.

В водном растворе сульфата калия содержатся ионы K⁺, , образующиеся при диссоциации соли и ионы Н+ и ОН­^– из воды.

K₂SO₄ → K⁺ +

H₂О D H⁺ + OH^–.

Так как ионы K⁺ разряжаются труднее, чем ионы Н⁺, а ионы , чем ионы ОН^–, то при пропускании электрического тока у катода будут разряжаться ионы водорода из воды, у анода – гидроксильные группы из воды, то есть, фактически, будет происходить электролиз воды.

На катоде:

2H₂О + 2e = Н₂ + 2ОН ^­

На аноде:

2H₂О – 4e = O₂ + 4H⁺.

Суммарное уравнение процесса будет иметь вид:

2H₂О 2Н₂ + O₂.

В то же время, вследствие разряда водородных и гидроксильных ионов воды и непрерывного перемещения ионов K⁺ к катоду, а ионов к аноду, у катода образуется раствор щелочи (КОН), а у анода – раствор серной кислоты.

Пример 4. Электролиз раствора сульфата меди с растворимым (активным) медным анодом.

Особым образом протекает электролиз с растворимыми электродами. В этом случае анод изготовлен из того же металла, соль которого находится в растворе. При этом никакие ионы из раствора у анода не разряжаются, а происходит окисление материала самого анода, т.е. сам анод постепенно растворяется, посылая в раствор ионы и отдавая электроны источнику тока.

Cu⁰ – 2e → Cu²⁺.

Образующиеся на аноде катионы меди перемещаются в растворе соли к катоду. Процесс восстановления сводится к выделению меди на катоде:

Cu²⁺ + 2e → Cu⁰.

Количество соли CuSO₄ в растворе остается неизменным.

Таким образом, при осуществлении процесса электролиза с растворимыми электродами имеет место перенос материала электрода (в нашем случае меди) с анода на катод.