Составьте схему электролиза раствора. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на электродах. Катодный процесс подтвердите расчетами. Значения стандартных электродных потенциалов металлов необходимо взять из ряда напряжений.
Дано:
NaNO3
pH = 7
C(Na+) = 1 моль/дм3
Анод медь
Катод свинец
ŋ = 0,88 В
Решение
1. Электролизом называется совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и раствора или расплава электролита.
Запишем уравнение диссоциации NaNO3:
NaNO3 → Na+ + NO3-
Катодный процесс. При пропускании тока к катоду притягиваются ионы Na+ и диполи H2O. Рассчитаем значения потенциалов возможных процессов.
Величину потенциала металла рассчитаем по уравнению Нернста:
φ = φ° + 0,059n lg [Men+]
Величину потенциала металла при прохождении тока φi вычисляем по уравнению Нернста (60) без учета поляризации:
φi(Na +/ Na) = φ(Na +/ Na)
φ(Na +/ Na) = φ°( Na +/ Na) + 0,059n lg [Na+]
φ°( Na +/ Na) = - 2,714 В – стандартный электродный потенциал
φ(Na +/ Na) = φ°( Na +/ Na) + 0,059n lg [Na+] = - 2,714 + 0,0591 lg 1 =
= - 2,714 + 0 = - 2,714 В
Величину равновесного потенциала водорода рассчитаем по уравнению:
φ( 2Н+/Н2) = - 0,059 рН – 0,0295 lg P(Н2)
P(Н2) = 5·10–7атм – парциальное давление водорода
φ( 2Н+/Н2) = - 0,059 рН – 0,0295 lg P(Н2) = - 0,059 ∙ 7 – 0,0295 lg 5·10–7 =
= - 0,413 – 0,0295 ( - 6,3) = - 0,413 + 0,186 = - 0,227 В
При протекании электрического тока потенциал водорода меньше равновесного на величину перенапряжения:
φi( 2Н+/Н2) = φ( 2Н+/Н2) – ŋ = - 0,227 – 0,88 = - 1,107 В
Сравним значения потенциалов: φi( 2Н+/Н2) > φi(Na +/ Na)
-1,107 > - 2,714
Значит, на катоде идет процесс восстановления водорода:
2H2O + 2ē = H2 + 2OH– .
В результате образования OH– -групп возможен процесс образования в катодном пространстве NaOH.
2
на новый заказ в Автор24.
