Меню

Электролиз раствора сульфата меди с платиновыми электродами

Характеристиеа свойств меди и её соединений

Задача 984.
Написать уравнения реакций взаимодействия меди с разбавленной (1 : 2) и концентрированной азотной кислотой. Почему медь не растворяется в соляной кислоте?
Решение:

Медь не растворяется в соляной кислоте, потому что она в ряду напряжений стоит правее водорода и поэтому не вытесняет водород из кислоты. Однако в присутствии кислорода воздуха медь растворяется в разбавленной соляной и серной кислоте с образованием соответствующей соли:

Задача 985.
Как взаимодействуют соли меди с растворами щелочей и гидроксида аммония?
Решение:
а) Соли меди (II) с растворами щелочей образуют гидроксид меди (II) и соответствующую соль:

Уже при слабом нагревании даже под водой гидроксид меди (II) разлагается, превращаясь в чёрный оксид меди(II):

Cu(OH)2 CuO + H2O

б) Характерной особенностью солей меди (II) является то, что при их взаимодействии с гидроксидом аммония осадка Cu(OH)2 не образуется. Если к раствору сульфата меди (II) приливать раствор аммиака, то сначала выпадает голубой осадок основной соли, который легко растворяется в избытке аммиака, окрашивая жидкость в интенсивно синий цвет обусловленный комплексным ионом [Cu(NH3)4] 2+ . При испарении воды ионы [Cu(NH3)4] 2+ связываются ионами кислотного остатка SO4 2- и из раствора выделяется тёмно-синие кристаллы, состав которых можно выразить формулой [Cu(NH3)4]SO4 . H2O. Таким образом, при взаимодействии CuSO4 с NH4OH происходит реакция:

или в ионно-молекулярной форме:

Задача 986.
Какие процессы происходят при электролизе растворов сульфата меди: а) с медными; б) с платиновыми электродами?
Решение:
а) Электролиз раствора сульфата меди с медными электродами. Стандартный электродный потенциал системы:
Сu 2+ +2 = Cu 0 (+0,337

значительно выше, чем потенциал водородного электрода в кислой среде (0,000 В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление меди, сопровождающееся отложением чистой меди на медном катоде:

Сu 2+ + 2 = Cu 0

Так как значения стандартных электродных потенциалов окисления воды и окисления SO4 2- значительно выше, чем потенциал окисления меди, то на аноде будет протекать процесс окисления меди:

Сu 0 — 2 = Cu 2+

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на медных электродах происходит растворение медного анода и отложение чистой меди на медном катоде. Данный процесс можно применить для очистки меди от примесей (электрохимическое рафинирование).

б) При электролизе раствора CuSO4 с платиновыми электродами. Медь в ряду напряжений расположена после водорода; поэтому у катода будет происходить разряд ионов Cu 2+ и выделение металлической меди:

Сu 2+ + 2 = Cu 0

На аноде будет разряжаться вода, потому что стандартный электродный потенциал электрохимического окисления воды (1,228 В), значительно ниже, чем стандартный электродный потенциал (2,01 В), характеризующий систему

SO4 2- = S2O8 2- +2 .

Ионы SO4 2- , движущиеся при этом электролизе к аноду, будут накапливаться в анодном пространстве и вместе с ионами Н + образуют систему, состоящую из серной кислоты.

У анода: 2Н2О + 4 = О2 + 4Н +

Таким образом, при электролизе раствора сульфата меди на платиновых электродах на катоде будет выделяться металлическая медь, а на аноде – газообразный кислород и в анодном пространстве будет накапливаться серная кислота.

Источник

Задание 1

Составьте схемы электролиза (с использованием угольных электродов) расплавов и растворов следующих солей: KCl, CuSO4, KI.

Электролиз раствора хлорида калия:
KCl ⟶ K + + Cl —
K(-): 2H2O + 2ē ⟶ H2↑ + 2OH —
А(+): 2Cl — — 2ē ⟶ Cl2
Суммарное уравнение: 2KCl + 2H2O электролиз ⟶ H2↑ + Cl2↑ + 2KOH

Электролиз расплава хлорида калия:
KCl ⟶ K + + Cl —
K(-): K + + 1ē ⟶ K
А(+): 2Cl — — 2ē ⟶ Cl2
Суммарное уравнение: 2KCl электролиз ⟶ 2K + Cl2

Электролиз раствора сульфата меди (II):
CuSO4 ⟶ Cu 2+ + SO4 2-
K(-): Cu 2+ + 2ē ⟶ Cu
А(+): 2H2O — 4ē ⟶ O2↑ + 4H +
Суммарное уравнение: 2CuSO4 + 2H2O электролиз ⟶ 2Zn + 2H2SO4 + O2

Читайте также:  Депофорез гидроксида меди кальция это

Электролиз расплава сульфата меди (II):
CuSO4 ⟶ Cu 2+ + SO4 2-
K(-): Cu 2+ + 2ē ⟶ Cu
А(+): 2SO4 2- — 4ē ⟶ 2SO3↑ + O2
Суммарное уравнение: 2CuSO4 электролиз ⟶ 2Cu + 2SO3↑ + O2

Электролиз раствора иодида калия:
KI ⟶ K + + I —
K(-): 2H2O + 2ē ⟶ H2↑ + 2OH —
А(+): 2I — — 2ē ⟶ I2
Суммарное уравнение: 2KI + 2H2O электролиз ⟶ H2↑ + I2 + 2KOH

Электролиз расплава иодида калия:
KI ⟶ K + + I —
K(-): K + + 1ē ⟶ K
А(+): 2I — — 2ē ⟶ I2
Суммарное уравнение: 2KCl электролиз ⟶ 2K + I2

Источник

1. Электролиз расплава хлорида меди (II).

Электродные процессы могут быть выражены полуреакциями:

на катоде K(-): Сu 2+ + 2e = Cu 0

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

При электролизе щелочей и солей оксокислот на аноде выделяется кислород:

2. Электролиз расплава хлорида калия:

Электролиз растворов

Совокупность окислительно-восстановительных реакций, которые протекают на электродах в растворах или расплавах электролитов при пропускании через них электрического тока, называют электролизом.

источника тока происходит процесс передачи электронов катионам из раствора или расплава, поэтому катод является «восстановителем».

происходит отдача электронов анионами, поэтому анод является «окислителем».

При электролизе как на аноде, так и на катоде могут происходить конкурирующие процессы.

При проведении электролиза с использованием инертного (нерасходуемого)

анода (например, графита или платины), как правило, конкурирующими являются два окислительных и два восстановительных процесса:

— окисление анионов и гидроксид-ионов,

— восстановление катионов и ионов водорода.

При проведении электролиза с использованием активного (расходуемого)

анода процесс усложняется и конкурирующими реакциями на электродах являются:

— окисление анионов и гидроксид-ионов, анодное растворение металла — материала анода;

— восстановление катиона соли и ионов водорода, восстановление катионов металла, полученных при растворении анода.

При выборе наиболее вероятного процесса на аноде и катоде следует исходить из положения, что будет протекать та реакция, для которой требуется наименьшая затрата энергии. Кроме того, для выбора наиболее вероятного процесса на аноде и катоде при электролизе растворов солей с инертным электродом используют следующие правила:

1. На аноде могут образовываться следующие продукты:

а) при электролизе растворов, содержащих в своем составе анионы SO4 2- , NО — 3, РО4 3- , а также растворов щелочей на аноде окисляется вода и

б) при окислении анионов Сl — , Вr — , I — выделяются соответственно

2. На катоде могут образовываться следующие продукты:

а) при электролизе растворов солей, содержащих ионы, расположенные в ряду напряжений левее Аl 3+ , на катоде восстанавливается вода и

б) если ион металла расположен в ряду напряжений правее водорода, то на катоде

в) при электролизе растворов солей, содержащих ионы, расположенные в ряду напряжений между Al + и Н + , на катоде могут протекать конкурирующие процессы как

восстановления катионов, так и выделения водорода

Пример: Электролиз водного раствора нитрата серебра на инертных электродах

Диссоциация нитрата серебра:

При электролизе водного раствора АgNО3 на катоде происходит восстановление ионов Аg + , а на аноде — окисление молекул воды:

Составьте схемы электролиза водных растворов: а) сульфата меди; б) хлорида магния; в) сульфата калия.

Во всех случаях электролиз проводится с использованием угольных электродов.

Пример: Электролиз водного раствора хлорида меди на инертных электродах

В растворе находятся ионы Си 2+ и 2Сl — , которые под действием электрического тока направляются к соответствующим электродам:

На катоде выделяется металлическая медь, на аноде — газообразный хлор.

Если в рассмотренном примере электролиза раствора CuCl2 в качестве анода взять медную пластинку, то на катоде выделяется медь, а на аноде, где происходят процессы окисления, вместо разрядки ионов Сl 0 и выделения хлора протекает окисление анода (меди).

Читайте также:  Сдать медь в москве сао

В этом случае происходит растворение самого анода, и в виде ионов Сu 2+ он переходит в раствор.

Электролиз CuCl2 с растворимым анодом можно записать так:

Электролиз растворов солей с растворимым анодом сводится к окислению материала анода (его растворению) и сопровождается переносом металла с анода на катод. Это свойство широко используется при рафинировании (очистке) металлов от загрязнений.

Пример: Электролиз водного раствора хлорида магния на инертных электродах

Диссоциация хлорида магния в водном растворе:

Ионы магния не могут восстанавливаться в водном растворе

Пример: Электролиз водного раствора сульфата меди на инертных электродах

В растворе сульфат меди диссоциирует на ионы:

Ионы меди могут восстанавливаться на катоде в водном растворе.

Сульфат-ионы в водном растворе не окисляются, поэтому на аноде будет протекать окисление воды.

Электролиз водного раствора соли активного металла и кислородсодержащей кислоты (К24) на инертных электродах

Пример: Диссоциация сульфата калия в водном растворе:

Ионы калия и сульфат-ионы не могут разряжаться на электродах в водном растворе, следовательно,

на катоде будет протекать восстановление

(осуществляется при перемешивании),

H2O 2H2 + O2

Если пропускать электрический ток через водный раствор соли активного металла и кислородсодержащей кислоты, то ни катионы металла, ни ионы кислотного остатка не разряжаются.

На катоде выделяется водород, а на аноде — кислород, и электролиз сводится к электролитическому разложению воды.

Электролиз расплава гидроксида натрия

проводится всегда в присутствии инертного электролита (для увеличения электропроводности очень слабого электролита — воды):

Закон Фарадея

Зависимость количества вещества, образовавшегося под действием электрического тока, от времени, силы тока и природы электролита может быть установлена на основании обобщенного закона Фарадея:

— масса образовавшегося при электролизе вещества (г);

— эквивалентная масса вещества (г/моль);

— молярная масса вещества (г/моль);

— количество отдаваемых или принимаемых электронов;

— продолжительность процесса (с);

— константа Фарадея, характеризующая количество электричества, необходимое для выделения 1 эквивалентной массы вещества

(F = 96 500 Кл/моль = 26,8 Ач/моль).

Гидролиз неорганических соединений

Взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию молекул слабого электролита, называют

Если рассматривать соль как продукт нейтрализации основания кислотой, то можно разделить соли на четыре группы, для каждой из которых гидролиз будет протекать по-своему.

1. Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой KBr, NaCl, NaNO3)

, гидролизу подвергаться не будет, так как в этом случае слабый электролит не образуется. Реакция среды остается нейтральной.

2. В соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой FeCl2, NH4Cl, Al2(SO4)3, MgSO4)

гидролизу подвергается катион:

Fe 2+ + 2Cl — + H + + OH — → FeOH + + 2Cl — + Н +

В результате гидролиза образуется слабый электролит, ион H + и другие ионы. рН раствора

3. Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой (КClO, K2SiO3, Na2CO3, CH3COONa)

подвергается гидролизу по аниону, в результате чего образуется слабый электролит, гидроксид ион и другие ионы.

2K + +SiO3 2- + Н + + ОH — → НSiO3 — + 2K + + ОН —

рН таких растворов > 7 ( раствор приобретает щелочную реакцию).

гидролизуется и по катиону, и по аниону. В результате образуется малодиссоциирующие основание и кислота. рН растворов таких солей зависит от относительной силы кислоты и основания.

Алгоритм написания уравнений реакций гидролиза соли слабой кислоты и силиного основания

Различают несколько вариантов гидролиза солей:

1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания:

Пример 1. Гидролиз ацетата натрия.

или CH3COO – + Na + + H2O ↔ CH3COOH + Na + + OH –

Так как уксусная кислота слабо диссоциирует, ацетат-ион связывает ион H + , и равновесие диссоциации воды смещается вправо согласно принципу Ле Шателье.

Читайте также:  Раствор сульфата меди цвет осадка

В растворе накапливаются ионы OH — ( pH >7)

Если соль образована многоосновной кислотой, то гидролиз идет ступенчато.

Если соль образована многоосновной кислотой, то гидролиз идет ступенчато.

Например, гидролиз карбоната:

Практическое значение обычно имеет только процесс, идущий по первой ступени, которым, как правило, и ограничиваются при оценке гидролиза солей.

Равновесие гидролиза по второй ступени значительно смешено влево по сравнению с равновесием первой ступени, поскольку на первой ступени образуется более слабый электролит (HCO3 – ), чем на второй (H2CO3)

Пример 2 . Гидролиз ортофосфата рубидия.

1. Определяем тип гидролиза:

Рубидий – щелочной металл, его гидроксид — сильное основание, фосфорная кислота, особенно по своей третьей стадии диссоциации, отвечающей образованию фосфатов, — слабая кислота.

2. Пишем ионное уравнение гидролиза, определяем среду:

Продукты — гидрофосфат- и гидроксид-ионы, среда – щелочная.

3. Составляем молекулярное уравнение:

Получили кислую соль – гидрофосфат рубидия.

Алгоритм написания уравнений реакций гидролиза соли сильной кислоты и слабого основания

2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания:

Пример 1. Гидролиз нитрата аммония.

В случае многозарядного катиона гидролиз протекает ступенчато, например:

I ступень : Cu 2+ + HOH ↔ CuOH + + H +

II ступень : CuOH + + HOH ↔ Cu(OH)2 + H +

При этом концентрация ионов водорода и pH среды в растворе также определяются главным образом первой ступенью гидролиза.

Пример 2. Гидролиз сульфата меди(II)

1. Определяем тип гидролиза.

На этом этапе необходимо написать уравнение диссоциации соли:

Соль образована катионом слабого основания (подчеркиваем) и анионом сильной кислоты.

2. Пишем ионное уравнение гидролиза, определяем среду:

Образуется катион гидроксомеди(II) и ион водорода,

3. Составляем молекулярное уравнение.

Надо учитывать, что составление такого уравнения есть некоторая формальная задача. Из положительных и отрицательных частиц, находящихся в растворе, мы составляем нейтральные частицы, существующие только на бумаге. В данном случае мы можем составить формулу (CuOH)2SO4, но для этого наше ионное уравнение мы должны мысленно умножить на два.

Обращаем внимание, что продукт реакции относится к группе основных солей. Названия основных солей, как и названия средних, следует составлять из названий аниона и катиона, в данном случае соль назовем «сульфат гидроксомеди(II)».

Алгоритм написания уравнений реакций гидролиза соли слабой кислоты и слабого основания

3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания:

Пример 1. Гидролиз ацетата аммония.

В этом случае образуются два малодиссоциированных соединения, и pH раствора зависит от относительной силы кислоты и основания.

Если продукты гидролиза могут удаляться из раствора, например, в виде осадка или газообразного вещества, то гидролиз протекает до конца.

Пример 2. Гидролиз сульфида алюминия.

2А l 3+ + 3 S 2- + 6Н2О = 2Аl(OН)3(осадок) + ЗН2S (газ)

Пример 3. Гидролиз ацетата алюминия

1. Определяем тип гидролиза:

Соль образована катионом слабого основания и анионами слабой кислоты.

2. Пишем ионные уравнения гидролиза, определяем среду:

Учитывая, что гидроксид алюминия очень слабое основание, предположим, что гидролиз по катиону будет протекать в большей степени, чем по аниону.

Следовательно, в растворе будет избыток ионов водорода, и среда будет кислая.

Не стоит пытаться составлять здесь суммарное уравнение реакции. Обе реакции обратимы, никак друг с другом не связаны, и такое суммирование бессмысленно.

3 . Составляем молекулярное уравнение:

Это тоже формальное упражнение, для тренировки в составлении формул солей и их номенклатуре. Полученную соль назовем ацетат гидроксоалюминия.

Алгоритм написания уравнений реакций гидролиза соли сильной кислоты и сильного основания

4. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием

, гидролизу не подвергаются, т.к. единственным малодиссоциирующим соединением является H2O.

Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален.

Источник

Adblock
detector