37. Гальванический элемент и его влияние на протекание овр.

Гальванический элемент – это устройство, в котором на основе ОВР получают электрический ток.

Гальванический элемент состоит из электродов, внешней цепи и электролитического ключа.

Описание работы гальванического элемента. При замыкании цепи под влиянием разности потенциалов в цепи начинает течь электрический ток. Так, катион цинка покидает кристаллическую фазу и переходит в раствор (цинковая пластинка начинает растворяться), а электроны движутся по проводнику по внешней цепи к медной пластинке. При этом электроны могут совершить работу. Обратите внимание: электроны в нашей системе двигаются от цинка к меди, т.е. справа налево, а электрический ток течет наоборот, слева направо, так как за направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов.

В тот момент, когда ион цинка переходит из пластинки в раствор, в растворе оказывается больше положительных ионов, чем отрицательных (нарушается уравнение электронейтральности), вследствие чего часть анионов соли электролитического ключ мигрирует из геля в раствор соли цинка. Тогда в растворе соли меди также возникает избыток катионов, в результате чего катион меди осаждается на медную пластинку (масса медной пластинки увеличивается), принимая два электрона из внешней цепи.

Таким образом, измерив изменение массы металлической пластинки, можно сделать вывод о том, какое количество вещества израсходовалось (образовалось), а также определить, какой из электродов был катодом, а какой – анодом.

38. Электролиз растворов и расплавов.

Электролиз – это окислительно-восстановительный процесс, протекающий при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита.

Химические реакции, протекающие при электролизе, осуществляются при помощи энергии электрического тока, подведённого извне. Следовательно, при электролизе происходит преобразование электрической энергии в химическую. Процессы окисления и восстановления в этом случае протекают раздельно, т.е. на различных электродах. Электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом, а электрод, на котором происходит окисление, - анодом. Катод подключён к отрицательному полюсу, и поэтому к нему движутся катионы, анод – к положительному полюсу, к нему движутся анионы. 

Электролиз расплава. Рассмотрим электролиз расплава СuCl₂, который диссоциирует на ионы Сu²⁺ и Cl⁻. При подключении напряжения к электродам через расплав начинает протекать электрический ток. Так, при электролизе расплава хлорида меди (II) электродные процессы могут быть выражены полуреакциями:

на катоде (–): Сu²⁺ + 2e → Cu⁰ – катодное восстановление

на аноде (+): 2 Cl^– – 2e → Cl₂ – анодное окисление

Общая реакция электрохимического разложения вещества представляет собой сумму двух электродных полуреакций, и для хлорида меди она выразится уравнением

Cu²⁺ + 2 Cl^– → Cu + Cl₂

Электролиз растворов осложняется участием в электродных процессах ионов Н⁺ и ОН⁻. Кроме того, молекулы воды сами могут подвергаться электродному окислению или восстановлению.

Катодные процессы в водных растворах при электролизе не зависят от материала катода, а только от природы катиона.

Анодные процессы в водных растворах зависят от материала анода и природы аниона. При рассмотрении анодных процессов следует иметь в виду, что материал анода в ходе электролиза может окисляться.

Катод: 2H₂O + 2e = H₂ + OH^-

Анод: 2Н₂О = О₂ + 4Н⁺ + 4е

На катоде в первую очередь восстанавливаются катионы Ме, имеющие электродный потенциал больше чем у Н₂.

Катионы с малым стандартным ЭП от лития до алюминия не восстанавливаются. Вместо них восстанавливаются молекулы воды.

Катионы Ме имеющие стандартный ЭП меньше чем у водорода, но больше чем у алюминия восстанавливаются одновременно с молекулами воды.

Если использовать инертный анод, то в первую очередь окисляются ионы бескислородных кислот.

При электролизе водных растворов с ионами кислородосодержащих кислот на аноде окисляются молекулы воды.