ОБЩАЯ ХИМИЯ
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
СТАНДАРТНЫЕ ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Стандартный электродный потенциал — это потенциал металла, определенный относительно стандартного (нормального) водородного электрода, при условии, что концентрация ионов водорода Н⁺ и ионов испытуемого металла Meⁿ⁺ равны 1 моль-ион/л при стандартных условиях (298К, 101кП). Ряд стандартных электродных потенциалов служит для сравнительной характеристики свойств атомов и ионов металлов в растворе.

Задача. Напишите уравнение реакции электролиза расплва КВг.

Решение. В расплаве бромид калия диссоциирует на ионы

Образующиеся положительно заряженные ионы калия под действием электрического тока перемещаются к отрицательному электроду(катоду)и принимают от него электроны (восстанавливаются):

К⁺ + е^-= К⁰.

Отрицательно заряженные бромид-ионы под действием электрического тока перемещаются к положительному электроду — аноду - и отдают электроны (окисляются):

.

Суммарное уравнение реакции в молекулярном виде:

Электролизом расплавов солей получают щелочные и щелочноземельные металлы в промышленности.

Задача. Какие реакции будут протекать на электродах при электролизе водного раствора нитрата никеля (II) с инертными электродами?

Решение. Нитрат никеля (II) — сильный электролит и диссоциирует в растворе:

Следовательно, в растворе имеется очень много ионов Ni²⁺+, NO₃ и очень мало ионов Н⁺ и ОН^-.

Под действием электрического тока ионы Ni²⁺ и Н⁺ двигаются к катоду (—), a N0⁺₃ и ОН^- — к аноду (+). Так как стандартный электродный потенциал никелевого электрода равен —0,25 В, то на катоде будут протекать параллельно два процесса: восстановление катионов никеля Ni²⁺ и 2е^- --> Ni⁰ и катионов водорода 2Н⁺ + 2е^- —> Н₂0. У анода скапливаются анионы N0^- и ОН^-, но окислению легче подвергаются гидроксид-ионы: 4ОН^- --> 4е + 2Н₂0 + 0₂.

При протекании на одном из электродов нескольких параллельных процессов в суммарное уравнение пишут только тот, который протекает преимущественно. В данном случае не учитывается процесс восстановления катионов водорода, так как концентрация ионов Н⁺ в растворе чрезвычайно мала, а концентрация ионов Ni²⁺ велика, значение электродного потенциала не слишком низкое, чтобы оставаться в растворе. Поэтому основной процесс на катоде — Ni²⁺ + 2е^- —* Ni⁰.

Суммарное уравнение реакции:

2Ni(N0₃), + 2Н₂О = 2Ni + 0₂ + 4HNO₃

Задача. Имеется раствор смеси солей: сульфата натрия, сульфата марганца (II) и сульфата меди (II). Какие вещества и в какой последовательности выделяется при электролизе этого раствора?

Решение. По ряду стандартных электродных потенциалов определяем:

E⁰(Na) = -2,71 В, Е⁰(Мn) = -1,18 В, Е⁰(Си) = 0,34 В.

Легче всего на катоде восстанавливаются катионы металлов с наиболее положительным значением электродного потенциала, т. е. ионы меди (II):

Cu²⁺+ 2ё = Сu

Вслед за медью будут восстанавливаться катионы марганца (II), образуя металлический марганец:

Мn² + 2ё = Мn⁰.

Катионы натрия невозможно восстановить в водном растворе. Поэтому после окончания восстановления ионов Мn²⁺ электролизу будет подвергаться вода:

2Н₂0 + 2ё --> 20Н^- + Н₂