Электролиз выделение водорода

Разность равновесных потенциалов электродных реакций называется обратимым напряжением разложения электролита Uo- Последнее численно равно э. д. с. электрохимической цепи, в которой протекает реакция, обратная реакции при электролизе. Например, обратимое напряжение разложения воды равно э. д. с. водороднокислородной цепи, при отборе тока от которой идет синтез воды из водорода и кислорода (см. 178). При 298 К э. д. с. этой цепи, а следовательно, и Uo равны 1,23 В. Учитывая соответствие между э. д. с. и обратимым напряжением разложения, последнее можно определить по термодинамическим данным согласно (175.9). При электролизе воды происходит выделение водорода на катоде и кислорода на аноде, причем каждый процесс сопровождается свойственным ему перенапряжением, зависящим, в первую очередь, от материала электродов [c.515]

Выделение водорода по схеме (19.8) — (19.9) наиболее вероятно при электролизе щелочных растворов или концентрированных растворов солей щелочных металлов и на катодах с высоким перенапряжением водорода (ртуть, свинец и др.). На внедрение щелочных металлов в катоды из свинца и кадмия указывают некоторые факты, установленные при изучении процессов электровосстановления органических соединений. Для металлов с низким перенапряжением водорода вторичное выделение водорода представляется менее вероятным. Однако некоторые исследователи полагают, что и при образовании водорода на платиновых катодах вся совокупность опытных данных лучше всего объясняется схемой (19.8) —(19.9). [c.396]

Изучение водородного перенапряжения позволяет выяснить механизм этой реакции и представляет большой интерес с теоретической точки зрения. Установленные при этом закономерности можно частично распространить и на другие электрохимические реакции, что значительно повышает теоретическую значимость работ по водородному перенапряжению. Изучение водородного перенапряжения имеет также большое практическое значение, потому что современная промышленная электрохимия является преимущественно электрохимией водных растворов, и процессы электролитического разложения воды могут накладываться на любые катодные и анодные реакции. Водородное перенапряжение составляет значительную долю напряжения на ваннах по электролизу воды и растворов хлоридов. Знание природы водородного перенапряжения позволяет уменьшить его, а следовательно, снизить расход электроэнергии и улучшить экономические показатели этих процессов. В других случаях (электролитическое выделение металлов, катодное восстановление неорганических и органических веществ, эксплуатация химических источников тока) знание природы водородного перенапряжения позволяет успешно решать обратную задачу — нахождение рациональных путей его повышения. Все эти причины обусловили то, что изучение процесса катодного выделения водорода и природы водородного перенапряжения всегда находилось и находится в центре внимания электрохимиков. [c.397]

Уравнения реакций (19.1), (19.2) и (19.3) представляют собой суммарное выражение процесса катодного выделения водорода при различных условиях электролиза. Этот процесс состоит из ряда последовательных стадий и может протекать по различным путям в зависимости от конкретных условий. Первая стадия — доставка к поверхности электрода частиц, служащих источником получаемого катодного водорода, протекает в данном случае без существенных торможений. Следующая за ней стадия отвечает разряду ионов водорода (или молекул воды) с образованием адсорбированных атомов водорода [c.403]

В практике электролиза цинка чрезвычайно важно повысить перенапряжение выделения водорода на цинке. Это достигается повышением плотности тока, снижением температуры электролита, максимальной очисткой раствора от примесей, имеющих низкое перенапряжение водорода, и добавкой в раствор поверхностно активных веществ. [c.437]

Как упоминалось выще, N1 и Со относятся группе металлов с низким перенапряжением выделения водорода на них. Что -касается РЬ, 5п, Сс1, то перенапряжение водорода на этих металлах весьма значительно. Поэтому их электролиз можно вести и при pH = 1. Напри/ме р, -свинец в кислых растворах ведет себя как электроположительный металл. Сульфат свинца слабо растворим, его концентрация в воде при 25° С равна 1,5- 10 г-моль л. Но и при столь малой концентрации свинец осаждается на катоде из насыщенного раствора сульфата в губчатой форме с практически теоретическим выходом по току. [c.44]

И связанного с этим уменьшения потенциала пары 2Н+/Н2 предупредить выделение водорода при электролизе можно также, проводя электролиз с ртутным катодом. Перенапряжение водорода на ртути особенно велико (около —1 в), поэтому применение ртутного катода дает возможность количественно выделять многие металлы, которые нельзя осадить на платине вследствие выделения водорода. Другое преимущество ртутного катода заключается в том, что выделяющиеся металлы образуют с ртутью амальгамы— разбавленные растворы этих металлов в ртути, и значительно меньше переходят в раствор (т. е. окисляются), чем эти же металлы в чистом виде. Вследствие этого на ртутном катоде можно выделить (при низкой концентрации Н+-ионов) даже щелочные металлы. Большое значение имеет применение ртутного катода для отделения Ре + и ряда других катионов от А1 +, Цз+ и т. д. [c.436]

В лабораториях водород получают большей частью электролизом водных растворов NaOH или КОН. Концентрация этих растворов выбирается такой, которая отвечает их максимальной электропроводности (25% для NaOH и 34% для КОН). Электроды обычно изготовляют из листового никеля. Этот металл не подвергается коррозии в растворах щелочей, даже будучи анодом. В случае надобности получающийся водород очищают от паров воды и от следов кислорода. Из других лабораторных методов наиболее распространен метод выделения водорода из растворов серной или соляной кислот действием на них цинка. Реакцию обычно проводят в аппарате Киппа (рис.105). [c.343]

Выделение водорода сопровождается значительным перенапряжением, зависящим от природы электрода, состава раствора и условий электролиза. В первую очередь следует отметить влияние на перенапряжение плотности тока, которое выражается экспериментальной формулой Тафеля [c.511]

Механизм процессов электрохимического рафинирования и электроэкстракции с применением жидких электродов из ртути или ее сплавов — амальгамная металлургия [6] — сходен с механизмом процессов, протекающих на твердых электродах. В настоящее время амальгамная металлургия распространена мало. Особенностями электролиза с ртутными электродами, отличающими его от процессов на твердых электродах, являются высокое перенапряжение выделения водорода == 1,41 + 0,114 lg г) и значительная деполяризация вследствие образования сплава металла с ртутью. Оба эти обстоятельства позволяют выделять из водных растворов даже такой электроотрицательный металл, как натрий. [c.251]

Во избежание образования и накопления гидроокиси у катода кислотность растворов солей металлов в процессе электролиза должна быть постоянной. Минимальная необходимая кислотность зависит прежде всего от константы гидролиза соли и потенциалов выделения на катоде металла и водорода. При этом необходимо учитывать, что при электролизе, сопровождающемся выделением водорода, значение pH прикатодного слоя всегда выше pH в объеме электролита, особенно в том случае, когда в растворе присутствуют соли щелочных металлов. Для поддержания постоянной малой кислотности электролитов цинкования, никелирования, кадмирования, железнения и других к ним добавляют специальные вещества, сообщающие в определенном интервале pH высокие буферные свойства. Такими веществами являются слабо диссоциированные неорганические и органические кислоты (борная, уксусная, аминоуксусная, муравьиная и др.) или их соли. [c.344]

Как показывает рассмотренный пример, при электролизе водных растворов солей, реакция которых близка к нейтральной, па катоде восстанавлнваются те металлы, электродные потенциалы которых значительно положительнее, чем —0,41 В. Если потенциал металла значительно отрицательнее, чем —0,41 В, то на катоде будет выделяться водород . При значениях электродного потенциала металла, близких к —0,41 В, возможно, в зависимости от концентрации соли металла и условий электролиза, как восстановление металла, так и выделение водорода (или совместное протекание обоих процессов). [c.190]

Так как на катоде происходит выделение водорода, суммарный процесс электролиза может быть представлен следующей реакцией [c.198]

Если бы выделение водорода и хлора при электролизе хлористых солей было обратимым процессом, то алгебраическая разность потенциалов электродов определила бы значение теоретически необходимого напряжения разложения хлористых солей. [c.142]

Часто при катодном осаждении металлов из водных растворов на катоде в той или иной степени наблюдается разряд ионов водорода со скоростью, определяемой потенциалом металлического катода и перенапряжением водорода на катоде в условиях электролиза. Выделение водорода может приводить к последствиям, нежелательным при получении плотных катодных осадков. Так, при выделении [c.163]

При получении водорода электролизом воды применяют в качестве электролита водные растворы кислот, щелочей или солей, так как электрическая проводимость чистой воды ничтожно мала при 18°С удельная электрическая проводимость воды составляет (2—6) х X 10 1 См м 1. Чаще всего применяют щелочные электролиты, наименее агрессивные для конструкционных материалов электролиза. Выделение водорода происходит на катоде по реакции [c.230]

Электролизом расплавов в промышленности получают алюминий, магний, натрий, литий, кальций, титан и другие металлы, потенциалы выделения которых из водных растворов солей более отрицательны, чем потенциал выделения водорода. При электролизе водных растворов хлоридов щелочных металлов выделяются хлор, водород, а также получают каустическую соду. Водород и кислород высокой чистоты выделяются в результате электролиза водных растворов щелочей. [c.251]

При электролизе водных растворов хлористого натрия на твердых катодах протекает выделение водорода. В щелочных растворах первичным электродным процессом является разряд молекул воды [c.140]

При электролизе чистых растворов поваренной соли выход амальгамы по току может приближаться к 100%. Однако при наличии в растворе примесей солей тяжелых металлов доля тока, расходуемая на выделение водорода, существенно возрастает. Особенно сильное влияние на выделение водорода оказывают соли германия, ванадия, хрома и платины. Действие этих солей объясняется тем, что они восстанавливаются на ртутном катоде до свободного металла и, будучи нерастворимыми в ртути, плавают на новерхности в виде так называемого амальгамного масла . Так как перечисленные металлы обладают низким перенапряжением водорода, последний начинает выделяться на этих участках. [c.160]

При электролизе водных растворов катодный выход по току чаще всего определяется возможным выделением водорода одновременно с получаемым металлом. При электролизе обезвоженных расплавленных сред снижение выхода по току по сравнению с теоретическим обусловлено специфическими для расплавов причинами, вследствие которых выход по току в отдельных случаях может быть даже ниже, чем в водных растворах. [c.470]

Таким образом, при электролизе кислот, щелочей л соответствующих солей щелочных и щелочноземельных металлов на З лектродах протекает единственный процесс разложения воды, т. е. выделение водорода и кислорода является первичным процессом при электролизе. Ролъ остальных ионов сводится лишь к обеспечению достаточной для электролиза электропроводности. Следует подчеркнуть, что близость э.д.с. поляри 1ации при з лектролизе кислородсодержащих кислот и щелочей н,1блюдает-ся только при использовании электродов из определенных металлов (Pt, Pd), на которых мало перенапряжение водорода. [c.617]

Гидриды щелочных металлов имеют сосгав МеН, а щелочноземельных металлов МеНг. Эти гидриды содержат отрицательно заряженный гидрид-ион Н . Их обычное состояние кристаллическое. По виду они напоминают соли. В расплавленном состоянии и в некоторых растворах они могут быть подвергнуты электролизу, причем на катоде выделяется металл, а на аноде — водород. Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов легко разла-гакпся водой и кислотами с выделением водорода, например [c.123]

Потенциал пары 2Н+/Н2 при [Н+] = 1 равен нулю. Но поскольку в процессе электролиза катод окажется покрытым слоем меди, нужно учесть перенапряжение водорода на меди. Это перенапряжение равно —0,58 в (при плотности тока 0,01 aj M ). Таким образом, выделению водорода соответствует потенциал катода, равный —0,58 в, а выделению меди потенциал -f0,31 в. Следовательно, кислая среда не будет мешать выделению меди на катоде. Водород может начать выделяться только тогда, когда концентрация Си +-ионов понизится до величины, соответствующей потенциалу —0,58 в. Величину этой концентрации легко найти из уравнения [c.434]

Одним из металлов, электрохимическое осаждение которого представляет интерес для современной техники, является алюминий. Стандартный потенциал алюминия (—1,66 В) значительно отрицательнее потенциала выделения водорода, поэтому металл не может быть выделен путем электролиза водных растворов, что препятствует использованию алюминия как гальванического покрытия. [c.109]

При электролизе водных растворов простых солей некоторых металлов, обладающих электроотрицательным потенциалом (железо, никель, цинк), уже при -небольшой концентрации водородных ионов происходит выделение на катоде водорода, вследствие чего выход металла по току снижается. Чем больше кислотность раствора, тем, при прочих равных условиях, ниже выход металла по току. Помимо снижения выхода по току выделение водорода совместно с металлом вызывает в некоторых случаях изменение структуры и физико-механических свойств осадка. Включаясь [c.343]

В технологии электрохимических производств перенапряжение может оказаться как полезным, так и нежелательным. Например, при электролизе воды (растворов щелочи) для получения водорода катодное перенапряжение приводит к бесполезной затрате электрической работы. Если же цель технологического процесса — выделение металла, но одновременно в качестве побочного процесса может идти выделение водорода, то большое перенапряжение водорода полезно, так как оно, затрудняя выделение водорода, снижает бесполезный расход энергии на этот побочный процесс. Например, при электролизе щелочных растворов комплексных солей цинка на катоде должны разряжаться ионы водорода, а не цинка, так как равновесный потенциал водородного электрода менее отрицателен, чем цинкового. Но ионы гидроксония разряжаются на цинке с большим перенапряжением, т. е. при потенциале, гораздо более отрицательном, чем потенциал цинка. Поэтому из раствора при электролизе выделяется цинк. [c.297]

Эта реакция характерна для водородного электрода. Равновесию между ионами НзО (при а+=1) и мoлeкyляpны газообразным водородом (р=1 атм) соответствует вполне определенный потенциал, условно принимаемый равным нулю. При этом потенциале имеется равновесие динамического характера, т. е. на границе электрод — раствор одновременно протекают как процесс разряда ионов гидроксония, так и процесс ионизации адсорбированного водорода, а на границе электрод газ — процессы адсорбции и десорбции водорода. При этом скорссти про-тизоположных процессов равны. Если поляризовать водородный электрод катодно, т. е. подводить к нему з ектроны, то равновесие нарушится и преимущественно будет происходить разряд ионов гидроксония. Отсюда ясно, что разряд ионов гид )оксония и выделение молекулярного водорода будут наблюдаться лишь по достижении равновесного потенциала водородного электрода, соответствующего активности иока гидроксония в растворе и давлению выделяющегося Нг, (при отсутствии перенапряжения). Этим и определяется предельное значение пол5 ризации катода при электролизе с выделением водорода. [c.613]

Соображениями, аналогичными рассмотренным выше, приходится руководствоваться и при обсуждении вопроса о роли pH среды при электролизе. Не следует забывать, что водные рас-торы электролитов, подвергаемые электролизу, всегда содержат Н+-И0НЫ, которые могут разряжаться на катоде вместо катионов определяемого металла. Это, однако, происходит только при условии, если для выделения данного металла требуется большее напряжение, чем для выделения водорода. Следовательно, зная окислительно-восстановительные потенциалы металла и водорода при заданных концентрациях их ионов в растворе и учитывая перенапряжение водорода на металле, нетрудно предвидеть теоретически, что именно будет выделяться на катоде. [c.434]

Следует отметить, что процесс электролиза хрома в сульфатных растворах крайне чувствителен даже к незначительным изменениям условий электролиза, поэтому в практике бывает трудно добиться стабильного хода электролиза. По всей вероятности, примеси, осаждаясь на катоде, смещают в электроположительную сторону перенапряжение выделения водорода, вследствие чего подавляется скорость реакции Сг +- Сг2+ и увеличивается концентрация ионов ОН , благоприятствующая образованию основных солей. [c.538]

Изучение перенапряжения при электролитическом выделении водорода представляет значительный интерес для теории и практики. Найденные при этом закономерности могут служить в качестве исходных данных для обобщений в области электрохимической кинетики. Величина водородного перенапряжения и зависимость его от различных факторов учитываются при создании технологических электрохимических процессов. Например, при электролизе водных растворов солей цинка на катоде могут протекать реакции разряда тнов Zn (fzn +,zn =—0,76 В) и ионов Н (в нейтральном растворе Фн+.Hj = —0,41 В). Вследствие высокого перенапряжения водорода на цинке потенциал его выделения сдвигается в сторону более отрицательных значений, б"лагодаря чему возможно катодное осаждение металла с выходом по току 90—95%. [c.513]

Метод применим, если при электролизе на катоде протекают два процесса — электроосаждение металла и выделение водорода, приче.м количества электричества, затрачиваемые на эти реакции, соизмеримы. [c.137]

Цель работы — изучение влияния плотности тока и материала электродов на баланс напряжения ванны электролиза воды, а также на коэффициент газонаполнения электролита получение сравнительных данных по влиянию материала электродов на потенциал выделения водорода и кислорода в некотором интервале плотности тока. [c.158]

В практике получения галлия рекомендуется применять раствор следующего состава 1,0—1,8-н. (23—41 г/л) Ga + в виде КаОаОг + 0,2—0,5-н. (8—20 г/л) NaOH (свободного). Температура электролиза от 30 до 70° С. Плотность тока от 1000 до 2000 а/л 2. Электролиз идет с выделением водорода, выход по току, колеблется между 45—60%- Напряжение на электродах 4,5—5 в. [c.548]

При электролизе с инертнымн электродами (напрнмер, платиновыми) водных растворов большинства солей, кислот и оснований происходит реакция разложения воды с выделением водорода па катоде и кислорода на аноде. Однако разложение воды начинается прн разности потенциалов, значительно превосходяшей э. д. с. обратимого водородно-кислородного элемента. Поэтому выделение водорода на катоде начинается лишь при определенном значении катодного потенциала, более отрицательном, чем равновесный потенциал водородного электрода. Только при этом потенциале возникает заметный ток, возрастающий затем при увеличении прило женного напряжения (см. рис. XXV. 6, а). Аналогичные явления [c.296]

По данным Кангро и Вейггартенапри электролизе 1%-ного раствора 1п2(504)з, pH = 2,44 и температуре 45°С с применением платинового анода они получали индий с выходом по току, колебавшимся в пределах 14—22,5%. При этом не наблюдалось выделения водорода. Следовательно, значительная часть тока тратилась на протекание реакций на электродах 1п + + 2е 1п+ при потенциале на катоде —0,375 в (Dk = 33. При тщательном разделении катодного и анодного пространств и проведении электролиза в среде углекислого газа выход по току достигал 98%. [c.558]

Рассчитайте выход rio току никеля при электролизе раствора сульфата никеля с ам = 0,1 при pH 3 и pH 6, если потенциал катода oi носительно стандартного водородного электрода ф = —0,80 В. Эффекты деполяризации и сверхполяризации в системе никель — во ород отсутствуют константа а в уравнении Тафеля перенапряже-ни J выделения водорода на никеле при pH О равна 0,62 В стандартный ток обмена никелевого электрода /о ni = 3 10" А/см коэффициенты гереноса для процессов разряда ионов Н" и равны н+г= == 0,5 ам,г+ = 0,29j [c.434]

Катодную поляризационную кривую снимают в ячейке без разделения электродных пространств в гальванодинамическом режиме со скоростью, исключающей заметное изменение исходной площади поверхности вследствие образования губки, на катоде из меди в форме диска, впаянного в стекло или запрессованного в тефлон, в интервале плотностей тока от 5 до 500— 700 А/м . Подготовку поверхности катода перед каждым опытом проводят согласно приложению II, удаляя образовавшуюся губку. Электродом сравнения служит медный электрод в виде погруженной в электролитический ключ проволоки потенциал меди в данных растворах близок к обратимому значению. Поляризационные измерения оканчивают при потенциалах выделения водорода. Изучают влияние скорости развертки в интервале от 2 до 0,3 мА/с на форму кривой и значение пред. Для выбора плотности тока при электролизе используют минимальное значение ред, соответствующее условиям стационарной диффузии. [c.136]

Кривые 2 и 4 относятся к растворам, имеющим добавку хлорида аммония (2-н.). Поляризационные кривые указывают на начало иарастания силы тока при — 1,1 в, при более высокой поляризации наступают переломы кривых, напоминающие площадку предельного тока. Вероятнее всего, при поляризации, от-, вечающей перелому, начинается более интенсивное выделение водорода. Добавки солей аммония влияют на процесс разряда ионов марганца. Ионы НН4 понижают скорость разряда ИОНов водорода. В следствие образовз ния двойной ооли (КН4)2Мп(504)2 pH образования Мп(0Н)2 сдвигается до значений 9, что весьма выгодно для ведения электролиза, сопровождаемого выделением водорода, так как при этом снижается концентрация ионов водорода и сдвигается потенциал разряда его ионов в электроотрицательную сторону. Кроме того, ра Створы аммонийных солей обладают высокой буферной способностью. [c.505]

Процесс электролиза. Допустимые колебания параметров электролиза при рафинировании меди значительно выше, чем при электролизе цинка, марганца или никеля, так как йтсутствует выделение водорода, влияющее обычно на выход по току. [c.310]

В действительности приходится пропускать значительно болылее количество электричества, чем рассчитанное по числу Фарадея, так как на катоде протекают побочные процессы (выделение водорода, восстановление ионов N0 и т. п.). Затрата тока на побочные процессы часто уме 1 ь-шается при перемешивании раствора, т. е. при быстром подводе ионов с са-ждаемого металла к поверхности катода. Во всех случаях перед окончанием электролиза необходимо сделать специальную пробу на полноту осаясде-ния. Способ выполнения такой пробы рассмотрен в 54. [c.197]

Перенапряжение выделения водорода на различных металлах необходимо учитывать и при выборе катода для осаждения цинка при электролизе кислых растворов. Например, цинк выделяется яа гладкой платине из раствора 1-н. ZnSO -f 1 н. H2SO4 лишь при значительной плотности тока (порядка 300 а/ж ), в то время как на свинце осадок появляется при значительно меньшей плотности тока (20 а/м ). В табл. 95 приведены данные В. В. Стендера и А. Г. Печерской из которых видно, что начало осаждения имеет место при мало изменяющихся значениях потенциала -катода, при кото-ром поляризационная кривая разряда и образования ионов цинка переходит из анодной части в катодную (см. гл. I, 6, рис. (18, 19), но при различных плотностях тока. Чем ниже перенапряжение выделения водорода на металле, тем выше плотность тока начала выделения на нем цинка. [c.436]