При электролизе водного раствора хлорида никеля (NiCl2) с угольными электродами на аноде образовалось 11,2 л газообразного вещества. Определить, какой это газ, какое вещество и в каком количестве образовалось на катоде. Какое количество электричества (в числах Фарадея) было при этом израсходовано?
Решение
Хлорид никеля диссоциирует в водном растворе на катионы никеля и хлорид-анионы:
NiCl2 → 2Ni2+ + 2Cl-
Катионы никеля пойдут к отрицательно заряженному электроду – катоду, а хлорид-анионы – к положительному электроду – аноду.
В растворе присутствуют молекулы воды, которые тоже могут восстанавливаться на катоде или окисляться на аноде (в зависимости от значений стандартных электродных потенциалов катионов и анионов, образующихся в результате диссоциации соли).
Никель находится в ряду напряжений правее алюминия, но левее водорода, поэтому его катионы восстанавливаются на катоде одновременно с водой
. На аноде будут окисляться хлорид-анионы.
Уравнение реакции электролиза водного раствора хлорида никеля:
Катод (-): Ni2+ + 2е- = Ni
2Н2О + 2е- = Н2 + 2ОН-
Анод (+): 2Cl- - 2e- = Cl2 | 2
--------------------------------------------------
Ni2+ + 4Cl- + 2Н2О = Ni + Н2 + 2Cl2 + 2OH-
2Ni2+ + 4Cl- + 2Н2О = Ni + Н2 + 2Cl2 + 2Ni2+ + 2OH-
NiCl2 + 2Н2О = Ni + Н2 + 2Cl2 + Ni(OH)2
Таким образом, в результате электролиза водного раствора хлорида никеля
на аноде образуется газообразный хлор в количестве 0,5 моль (n(Cl2 = V/Vm = 11,2 л : 22,4 л = 0,5 моль);
на катоде выделяются газообразный водород и металлический кобальт в количестве по 0,25 моль (согласно уравнению реакции, количество вещества кобальта и водорода вдвое меньше количества вещества хлора – см