57.Электролиз. Последовательность разряда ионов на катоде и аноде.

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

Сущность электролиза: на катоде(-) идет процесс восстановления, на аноде(+) – процесс окисления.

Пример.

Посл-ть разряда ионов в водном р-ре:

Вода-слабый электролит: H₂O=H⁺+(OH)^-

На «-« катода в первую очередь восстан-ся тот катион,потенциал к-го более «+»,поэтому различают 3 группы:

1) От Li до Al (вкл-но)

В водных р-рах эти ме не выделить электролизом,т.к.они не могут конкурировать с катионами водорода, поэтому на катоде происходит восст-е ионов водорода:

(-к) : Н⁺+2е=Н₂, рН<7

(-к): 2H₂O+2e=H₂ +2(OH)^-, pH≥7

2) от Mn²⁺ до Fe³⁺

3) Ме,стоящие в ряду напр-я посла водорода

При электролизе на (-к) выдел-ся только ме ; процессы на аноде: в водных р-рах в первую очередь окисляется анион, потенциал к-го <. Возможны 2 случая:

1) анод «+»-нерастворимый(т.е.инертный).Платина,золото.Окисляются ионы безкислоро.кислот(фтор,бром,йод). Если водный р-р,то F невозможно выделить.

Если этих ионов нет,то выделяется кислород:

2(ОН)^- - 2е= Н₂О+1/2O₂ , pH>7

H₂O-2e=1/2 O₂+2H, pH≤7

Нек-ые ме прктически не раствор-ся на аноде из за их высокой поляризации.(никель и железо в щелочной ср).Если ме растворимый, то на аноде он окисл-ся и переходит в р-р: Ме⁰-ne=Меⁿ⁺

Явл-е торможения ме происъодит из-за образ-я хащитных слоев : nMe⁺+2m(OH)^-=Me_nO_m+mH₂O+2ne

Анодная пассивация ме имеет большое практическое знач-е.

Железо и никель покрыв-ся плотной оксидной пленкой.

Полезное действие анодной пассивации: соз-ся оксид.пленка,защитная,антикоррозионная.(Al, Mg, Fe)

Вредное воздействии: если необходимо вести пр-сы с анодом растворения ме(гальванотехника,пр-с рафинирования).

Факторы,усиливающие пассивность:

1)повыш-е пл-ти тока и вр-ни

2)пониж-е темп-ры

3)наличие ионов с малой ПР

Если малая ПР, то на аноде обр-ся защитная пленка из плохорастворимого соед-я.

Активаторы,нарушающие пассивность:

1) наличие восстанов-ей в р-ре

2) наличие хлора и брома

Ионы хлора замедляют коррозию,т.к.ионы хлора замещают в оксидах ме анионы кисл-да.

59.Классификация химических источников тока.

Существуют 3 типа ХИТ: первичные - гальванические элементы, вторичные – аккумуляторы и топливные элементы.

1)В гальванических элементах активные вещества, необходимые для работы элемента, закладываются в него при монтаже, после израсходования веществ элемент утилизируется(одноразовые батарейки)

2)В основу аккумулятора положена высоко-обратимая хим реакция окисления-восстановления, которую можно проводить в обоих направлениях.

3)Топливный элемент – это ХИТ длительного действия, начинающий и прекращающий работу с началом и прекращением подачи активных веществ в электродам.

Достоинства ХИТ: высокий КПД, экологическая чистота, бесшумность, автономность действия.

Недостаток – низкие удельные характеристики.

Марганцево-цинковый элемент: наиболее широко применяется среди первичных ХИТ.

Электрохимическая цепь: (-)Zn|NH4Cl|MnO2(+). Электролит – 20% раствор NH4Cl, загущенный до студнеобразного состояния, для предотвращения высыхания и загнивания вводят специальные добавки. MnO2 спрессован с добавкой сажи – для увеличения электроемкости. ЭДС от 1,48 до 1,8 в зависимости от кристаллической модификации MnO2, начальное напряжение 1,1-1,25В. Процессы при разряде: (-) Zn-2ē+2H2O>Zn(OH)2+2H⁺, (+)2MnO2+2ē+2H⁺>2MnO.OH, Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO.OH. Вторичная реакция: Zn(OH)2+2NH4Cl=[Zn(NH3)2]Cl2+2MnO.OH

58.Законы Фарадея. Выход по току.Первый закон: при электролизе данного электролита количества веществ, выделяющихся на электродах, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшему через электролит. q – электрохимический эквивалент.Второй закон: при электролизе различных электролитов одинаковые количества электричества выделяют на электродах такие количества веществ, которые прямо пропорциональны их химическим эквивалентам.Пример. При прохождении 1 фарадея (96500 Кл) электричества на электродах выделяется 1 г-экв вещества.В формулу первого закона следует ввести поправочный сомножитель – выход по току.Закон Фарадея: Электрический эквивалент q – количество вещества в мг, выделяющееся на электродах при прохождении 1 Кл электричества.Вторая формулировка. Электрический эквивалент q – количество вещества в г, выделяющееся на электродах при прохождении 1 А*ч электричества.q=Э/Ф, Э – г-экв.Удельный расход энергии при электролизе: W=U*I*t/m=U/(q*η), [Вт*ч/г].