Электролиз расплавов (скачать pdf)

Напомним, что на катоде происходит восстановление катионов, а на аноде – окисление анионов. В электролизе расплавов вода отсутствует, следовательно, любые (даже активные) металлы могут быть восстановлены на катоде. В случае кислородсодержащих кислотных остатков необходимо следовать следующему правилу: атомы кислорода окисляются до простого вещества и выделяется оксид неметалла.

1. Соли:

CuCl2
Расписываем диссоциацию на ионы:
CuCl2 → Cu2+ + 2Cl

Расписываем процессы, происходящие на катоде и аноде. Так как воды нет, любой металл будет восстанавливаться на катоде:
К: Cu2+ + 2e → Cu0
A: 2Cl – 2e → Cl2

Пишем суммарное уравнение:
CuCl2 → Cu + Cl2

 

Na2SO4
Расписываем диссоциацию на ионы:
Na2SO4 → 2Na+ + SO42–

Расписываем процессы, происходящие на катоде и аноде. В данном случае ср находится в степени окисления +6, т.е. окислить ее уже нельзя, следовательно, окисляем кислород до простого вещества. Сера переходит в оксид с той же степенью окисления:

К: Na+ + 1e → Na0
A: 2SO42– – 4e → O20 + 2SO3

Анодный процесс по шагам:
1) сначала пишем окисление кислорода до простого вещества и SO3:
SO42– → O20 + SO3
2) Далее расставляем коэффициенты:
2SO42– → O20 + 2SO3
3) Уравниваем электроны: в левой части заряд 4– (так как заряд сульфат-иона 2– и их два), в правой – заряд 0, так как ионов нет. Следовательно, из левой части мы должны отнять 4 электрона, тем самым делая заряд 0 в обеих частях уравнения:
2SO42– – 4e → O20 + 2SO3

Сравниваем катодный и анодный процессы: количество принимаемых и отдаваемых электронов должно быть одинаковым. Следовательно, все коэффициенты катодного процесса необходимо умножить на 4:

К: 4Na+ + 4e → 4Na0
A: 2SO42– – 4e → O20 + 2SO3

Теперь складываем левые и правые части катодного и анодного процессов:
2Na2SO4 → 4Na0 + O20 + 2SO3.

 

2. Щелочи:

KOH

Расписываем диссоциацию на ионы:
KOH → K+ + OH

Расписываем процессы, происходящие на катоде и аноде:
К: K+ +1e → K0
A: 4OH – 4e → O20 + 2H2O

Анодный процесс по шагам:
1) Понимаем, что окисляться будет кислород до простого вещества (водород уже имеет степень окисления +1 и далее не может быть окислен). Также будет выделение воды – почему? Потому что больше ничего написать и не получится: 1) H+ написать не можем, так как OH и H+ не могут стоять по разные стороны одного уравнения; 2) H2 написать также не можем, так как это был бы процесс восстановления водорода (2H+ +2e → H2), а на аноде протекают только процессы окисления.
OH  → O20 + H2O
2) Расставляем коэффициенты:
4OH  → O20 + 2H2O
3) Уравниваем число электронов в левой и правой частях уравнения:
4OH – 4e → O20 + 2H2O
Вычитаем 4e, так как в левой части присутствуют 4 отрицательных заряда, а в правой части ионов нет. В итоге получаем заряд 0 в обеих частях уравнения.

Далее уравниваем число принимаемых и отдаваемых электронов на катоде и аноде (все коэффициенты катодного уравнения умножаем на 4):

К: 4K+ + 4e → 4K0
A: 4OH – 4e → O20 + 2H2O

Теперь складываем левые и правые части катодного и анодного процессов:

4KOH → 4K0 + O20 + 2H2O.