Электролиз. Закон Фарадея

Электролизом называют окислительно-восстановительные процессы, протекающие на электродах при прохождении постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита.

Катионы вещества-электролита притягиваются к отрицательно заряженному катоду. На катоде идут процессы восстановления.

Анионы вещества-электролита притягиваются к положительно заряженному аноду. На аноде идут процессы окисления.

Электролиз может проходить при определенной разности потенциалов, превышающей так называемый потенциал разложения электролита (минимальная разность потенциалов, при которой начинается электролиз данного электролита).

Массы веществ, выделившихся на электродах, рассчитываются по формуле закона Фарадея

m = (М_эк·I·t)/F,

где m - масса вещества, г;

M_эк - мольная масса эквивалента вещества, которую можно рассчитать по формуле М_эк = М/n, г/моль эквивалента (n - число электронов, участвующих в электродном процессе);

I - сила тока, А;

t - продолжительность электролиза, с;

F - число Фарадея, равное 96500 Кл/моль, т.е. количество электричества, необходимое для электрохимического превращения 1 моль эквивалента вещества.

При электролизе водных растворов веществ в окислительно-восстановитепьных электрохимических реакциях могут принимать участие не только ионы растворенного вещества, но и молекулы и ионы воды, так как на электродах из всех возможных процессов идет процесс с наименьшей затратой энергии. Так, на катоде восстанавливаются частицы с более положительным (менее отрицательным) потенциалом, а на аноде окисляются, в первую очередь, анионы с наименьшим значением потенциала. Последовательность катодных реакций приведена в табл.7, анодных - в табл.8 (см. приложение).

При решении задач по данной теме следует иметь в виду, что процессы, схемы которых приведены втабл.8 (см. приложение), идут на инертных анодах, служащих лишь для переноса электронов (графит, уголь, платина).

При использовании активного анода, материал которого может окисляться в ходе электролиза, число конкурирующих окислительных процессов возрастает до трех: электрохимическое окисление анионов электролита, воды и материала анода. Из этих возможных процессов будет идти тот, который энергетически наиболее выгоден. Если металл анода расположен в ряду стандартных потенциалов раньше обеих других электрохимических систем, то будет наблюдаться анодное растворение металла анода.

В условиях задач указано, из какого материала взят анод (инертный или активный).