Восстанавливается вода Восстанавливается вода и катионы металла Восстанавливается катионы металла



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Восстанавливается вода Восстанавливается вода и катионы металла Восстанавливается катионы металла



Анодный процесс:

1. На нерастворимых анодах при конкуренции аниона бескислородных кислот (Cl, Br, I, S2– и др.) с молекулами воды окисляется анион кислот;

2. На нерастворимых анодах при конкуренции аниона кислородсодержащих кислот (SO42–, NO3, CO32– и др.) с молекулами воды окисляется вода

2О – 4ē → О20 + 4Н+;

3. На растворимых (активных) анодах анионы из раствора не окисляется, а происходит разряжение (растворение) самого анода (кроме Pt и Au).

 

Пример 1. Составьте уравнения и опишите процессы, происходящие на электродах при электролизе раствора хлорида калия на инертных электродах (графит или Pt).

Калий в ряду напряжений металлов находится в группе с Li по Al, следовательно, на катоде восстанавливается вода; Сl – бескислородный кислотный остаток, следовательно, он и будет окисляться на аноде:

КСl ↔ К+ + Сl

Н2О

Катод | К+; Н2О | Н2О + 2ē → Н20 + 2ОН| 2 | 1

Анод+ | 2Сl; Н2О | 2Сl– 2ē → Сl20 | 2 | 1

+ +2Сl + Н2О → 2К+ + Н20 + 2ОН+ Сl20 (суммарное ионное уравнение)

2КСl + Н2О → 2КОН + Н2↑ + Сl2↑ (молекулярное уравнение)

 

Пример 2. Составьте уравнения и опишите процессы, происходящие на электродах при электролизе раствора нитрата серебра на инертных электродах.

Серебро в ряду напряжений металлов находится в группе после водорода, следовательно, на катоде восстанавливается не вода, а катионы серебра; NO3 – кислородсодержащий кислотный остаток, следовательно, на аноде будет окисляться вода:

AgNO3 ↔ Ag+ + NO3

Н2О

Катод | Ag+; Н2О | Ag+ + 1ē → Ag0 | 1 | 4

Анод+ | NO3; Н2О | 2Н2О – 4ē → О20 + 4Н+ | 4 | 1

Суммируем уравнения, с учетом коэффициентов и ионов NO3, неразряжающихся на электродах, но присутствовавших в растворе (т.к. по формуле AgNO3 на один ион серебра приходится один нитрат-иона, то коэффициент «4» перед NO3 обусловлен присутствием четырех Ag+):

4Ag+ + 4NO3 + 2Н2О → 4Ag0 + 4NO3 + O20 + 4Н+ (суммарное ионное уравнение.

4AgNO3 + 2Н2О → 4Ag + 4НNO3 + O2↑ (молекулярное уравнение)

 

Пример 3. Составьте уравнения и опишите процессы, происходящие на электродах при электролизе раствора сульфата цинка на инертных электродах.

Цинк в ряду напряжений металлов находится в группе после Аl и до Н, следовательно, на катоде восстанавливается и вода и катионы цинка, SO42– – кислородсодержащий кислотный остаток, следовательно, на аноде будет окисляться вода:

ZnSO4 ↔ Zn2+ + SO42–

Н2О

Катод | Zn2+; Н2О | Zn2+ + 2ē → Zn0 | 2 | 1 | 2

| Н2О + 2ē → Н20 + 2ОН| 2 | 1 | 2

Анод+ | SO42–; Н2О | 2Н2О – 4ē → О20 + 4Н+ | 4 | 2 | 1

Суммируем уравнения, с учетом коэффициентов и ионов Zn2+ и SO42–, не разряжающихся на электродах, но присутствовавших в растворе (коэффициент "2" перед анионом SO42– обусловлен присутствием в растворе двух катионов цинка):

2Zn2+ + 2SO42– + 6Н2О → 2Zn0 + 2SO42– + 2Н20 + 4ОН + О20 + 4Н+ (ионное уравнение)

2ZnSO4 + 6Н2О → 2Zn0 + 2Н2SO4 + 2Н2↑ + Zn(ОН)2 + О2↑ (молекулярное уравнение)

 

Пример 4. Составьте уравнения и опишите процессы, происходящие на электродах при электролизе раствора сульфата меди на медном аноде.

Медь в ряду напряжений металлов находится в группе после водорода, следовательно, на катоде восстанавливается не вода, а катионы меди; на аноде будет происходить окисление самого металла анода:

Cu(NO3)2 ↔ Cu2+ + 2NO3

Н2О

Катод | Cu2+; Н2О | Cu2+ + 2ē → Cu0 | 2 | 1

Анод+ (Cu) | NO3; Н2О | Cu0 – 2ē → Cu2+ | 2 | 1

Продукты электролиза: на катоде – металл, на аноде – ионы металла, образующие в анодном пространстве соль с перешедшими туда из катодного пространства анионами. В результате концентрация соли в растворе остается постоянной, т.к. сколько металла оседает на катоде, столько же его уходит в раствор с анода в виде ионов.

 

Электролиз растворов кислот

Катодный процесс: при конкуренции катиона водорода кислот и молекул воды, на катоде восстанавливается водород + + 2ē → Н20

Анодный процесс: (см. электролиз растворов солей).

Пример 4. Составьте уравнения и опишите процессы, происходящие на электродах при электролизе раствора серной кислоты на инертных электродах.

На катоде восстанавливаются катиона водорода кислот; на аноде будет окисляться вода, т.к. SO42– – кислородсодержащий кислотный остаток.

H2SO4 ↔ 2H+ + SO42–

Н2О

Катод| H+; Н2О | 2Н+ + 2ē → Н20 | 2 | 1 | 2

Анод+ | SO42–; Н2О | 2Н2О – 4ē → О20 + 4Н+ | 4 | 2 | 1

Суммируем уравнения, с учетом коэффициентов и иона SO42–, неразряжающегося на аноде, но присутствовавшего в растворе (коэффициент «2» перед анионом SO42–обусловлен присутствием в растворе четырех катионов водорода). Затем в молекулярном уравнении сократим одноименные ионы в правой и левой частях:

+ + 2SO42– + 2Н2О → 2SO42– + 2Н20 + О20 + 4Н+ (ионное уравнение)

2О → 2Н2 + О2↑ (молекулярное уравнение)

Таким образом, фактически при электролизе раствора серной кислоты идет электролиз воды.

 

Электролиз растворов щелочей

Катодный процесс: (см. электролиз растворов солей).

Анодный процесс: при конкуренции гидроксид-анионов (ОН) и молекул воды, на аноде окисляется ОН-группа 4ОН – 4ē → 2Н2О + О20

Пример 5. Составьте уравнения и опишите процессы, происходящие на электродах при электролизе раствора гидроксида натрия на инертных электродах.

Натрий в ряду напряжений металлов находится в группе с Li по Al, следовательно, на катоде восстанавливается вода; на аноде будут окисляться ОН:

NaOH ↔ Na+ + OH

Н2О

Катод| Na +; Н2О | 2Н2О + 2ē → Н20 + 2OH| 2 | 1 | 2

Анод+ | OH; Н2О | 4ОН – 4ē → 2Н2О + О20| 4 | 2 | 1

Суммируем два уравнения с учетом коэффициентов и иона Na, неразряжающегося на катоде, но присутствовавшего в растворе (коэффициент «4» перед катионом натрия обусловлен присутствием в растворе четырех гидроксид-анионов). Затем в молекулярном уравнении сократим одноименные ионы в правой и левой частях:

4Na + + 4OH + 4Н2О → 4Na + + 2Н20 + 4OH+ 2Н2О + О20 (ионное уравнение)

2О → 2Н2 + О2↑ (молекулярное уравнение)

Таким образом, фактически при электролизе раствора гидроксида натрия идет электролиз воды.


Глава 10. КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЕЩЕСТВ

 

Аналитическая химиянаука о методах определения химического состава и структуры веществ.

Химический анализ лежит в основе современного химико-технологического контроля и установления государственных стандартов на выпускаемую продукцию.

 

Качественный анализ

Задача качественного анализа –определение химического состава исследуемого соединения.

Качественный анализ проводят химическими, физическими и физико-химическими методами. Физические и физико-химические методы анализа основаны на измерении какого-либо параметра системы, который является функцией состава. Так, в спектральном анализе исследуют спектры излучения, возникающие при внесении вещества в пламя горелки.

Химические методы качественного анализа основаны на превращении анализируемого вещества в новые соединения, обладающие определенными свойствами. По образованию характерных соединений элементов и устанавливается элементарный состав вещества. Так, ионы Cu2+ можно обнаружить по образованию комплексного иона [Cu(NH3)4]2+ лазурно-синего цвета. Катион NH4+ обнаруживают по выделению газообразного аммиака NH3­ действие раствора щелочи при нагревании.

Качественные аналитические реакции по способу их выполнения делятся на реакции «мокрым» и «сухим» путем. Наибольшее значение имеют реакции «мокрым» путем. Для проведения их исследуемое вещество должно быть предварительно растворено. В качественном анализе находят применение только те реакции, которые сопровождаются какими-либо хорошо заметными внешними эффектами: изменением окраски раствора, выпадением или растворением осадка, выделением газов с характерным запахом или цветом и т.п. Особенно часто применяются реакции, сопровождающиеся образованием осадков и изменением окраски раствора. Такие реакции называются реакциями «открытия», т.к. с их помощью обнаруживаются присутствующие в растворе ионы. Для отделения одной группы ионов от другой или одного иона от другого применяются реакции осаждения.

В зависимости от количества анализируемого вещества, объема раствора и техники выполнения отдельных операций химические методы качественного анализа делятся на макро- (1-10 г или 10-100 мл исследуемого вещества), полумикро- (0,05-0,5 г или 1-10 мл), микро- (0,001-10–6 г или 0,1-10–4 мл), и ультрамикроанализ и др.

Анализ «сухим» путем проводится с твердыми веществами. Он делиться на анализ методом растирания и пиротехнический анализ. Последний основан на утем проводится с твердыми веществами. тдельных операций химические методы качественного анализа делятся на макро-, микро-, полнагревании исследуемого вещества в пламени горелки. Рассмотрим реакции окрашивания пламени – летучие соли многих металлов при внесении их в несветящуюся часть пламени горелки окрашивают пламя в различные цвета, характерные для этих металлов: Li и Sr – карминово-красная окраска пламени, Na – интенсивно-желтая, K – фиолетовая, Rb и Сs – розово-фиолетовая, Ca – оранжево-красная, Ba – зеленая, Cu и B – желто-зеленая, Pb и As – бледно-голубая и т.д.

Чувствительность аналитических реакций – то наименьшее количество вещества (иона), которое можно открыть с помощью данного реагента. Количественно чувствительность реакций характеризуется тремя показателями: открываемым минимумом, пре­дельной концентрацией, пределом разбавления.

В аналитической практике определяемый ион обычно приходится открывать в присутствии других ионов. Реакции и реагенты, дающие возможность открывать данный ион в присутствии других, называются специфичными.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-14; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.233.219.62 (0.008 с.)