Правила, лимитирующие последовательность окисления анионов на аноде

• 1. Анионы окисляются на аноде в порядке приведенного ряда: I", S^2-, Вг", СГ, ОН", F", NO^, NOJ, СО]~, SO²', S0²" и т. д. —окисление аниона затрудняется
• 2. Из смеси бескислородного аниона (кроме фторид-аниона) и аниона гидроксида ОН~ на аноде окисляется бескислородный анион.

Из смеси анионов С1 и ОН окисляется анион хлора.

3. Из смеси ионов гидроксида и кислородсодержащего аниона или фторид-иона на аноде окисляются или ионы ОН", или молекулы воды.

Так, из смеси ОН^- и СО^^_ окисляются анионы гидроксида или молекулы воды. В дополнение к изложенным правилам необходимо учитывать следующие сведения.

Если электролизу подвергается соль сильного основания и сильной кислоты, то концентрация Н⁺ и ОН" очень мала, тогда на аноде вместо ионов ОН" окисляются молекулы воды, а на катоде восстанавливаются молекулы воды вместо катионов гидроксония (водорода).

При написании уравнений электролиза необходимо использовать суммарные уравнения восстановления (а) и окисления (б) воды, а также окисления ионов ОН^- (в):

Рассмотрим примеры химизма электролиза водных растворов солей.

Электролиз водного раствора иодида меди (II) на угольных электродах. Эта соль гидролизуется (как соль слабого основания и сильной кислоты; среда раствора — кислая, угольный электрод — инертный):

ЭЛ ток суммарно: Cul₂ —-Си + 1₂ (вода делает ионы подвижными).

Электролиз водного раствора иодида натрия на угольных электродах. Угольные электроды инертны, иодид натрия — соль сильной кислоты и сильного основания, поэтому среда нейтральна:

катод (-): Na⁺, Н⁺, Н₂0 (восстанавливаются молекулы воды):

2НОН + 2е~ = Н₂ + 20Н" (на катоде накапливаются ОН", т. е. щелочь) анод (+): ОН", Вг", Н₂0 (окисляются ионы Вг"): 2Вг^_ — 2е~ = Вг₂

суммарно: 2NaBr + 2Н₂0 —¹'^ток 2NaOH + Вг₂ + Н₂|.

Электролиз сильных кислот и щелочей протекает аналогично электролизу водных растворов фторидов и кислородсодержащих солей щелочных металлов: электролизу подвергается вода, а названные соединения создают электрическую проводимость среды.

Электролиз водного раствора бромида цинка на цинковых электродах. Анод из цинка в данных условиях является активным:

катод (-): [Zn|, Н⁺, Н₂0, Zn²⁺ (восстанавливаются Zn²⁺; перенапряжение восстановления Н* на Zn больше, чем для Zn²⁺): Zn²⁺ + 2е~ = Zn° анод (+): |Zn), ОН^-, Вг^-, Н₂0, Zn° (окисляется Zn°): Zn° - 2е~ = Zn²* суммарно: масса анода переходит на катод.

Электролиз солей на активных анодах составляет основу гальванотехники, осуществляющей процессы электролитического осаждения металлов на металлические или неметаллические изделия. Гальванотехника включает в себя гальванопластику и гальваностегию.

Гальванопластика — получение точных металлических копий электролитическим осаждением металла на металлическом или неметаллическом оригинале. Применяют при создании произведений искусства.

Гальваностегия — нанесение покрытия на металлическое или неметаллическое изделие электролитическим осаждением металла. Ее используют как способ создания предметов искусства, а также для защиты различных изделий от коррозии. Электролиз солей на активных анодах является эффективным методом очистки металлов от примесей, что позволяет получать металлы высокой чистоты, например получение рафинированной меди.

Электролиз широко используется в строительной индустрии. Он применяется для образования защитных пленок на металлических поверхностях машин, арматуры и др. С помощью электролиза получают изделия, обладающие высокими эстетическими и эксплуатационными свойствами, что важно для различных производств, в том числе и строительства.

Электрохимические производства при нерациональной их организации могут нанести вред природной окружающей среде за счет выброса в нее сточных вод. Эти выбросы, содержащие большое количество солей тяжелых и других металлов, негативно воздействуют на природные экологические процессы.

Задания для самостоятельной работы

• 1. Назовите катион, который будет первым восстанавливаться на катоде: Pb²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺. Ответ обоснуйте.
• 2. Поясните, чем активные аноды отличаются от инертных.
• 3. Обоснуйте экономическую целесообразность применения электролиза расплавов.
• 4. Напишите уравнения, характеризующие электролиз водных растворов бромида калия, нитрита кальция, хлорида цинка на угольных электродах, а также нитрата серебра на серебряных электродах.
• 5. Приведите два обоснованных примера использования электролитических процессов в строительной индустрии.