Гальванические элементы. Электролиз водных растворов

P а б О т а 22. Гальванические элементы. Электролиз водных растворов [c.100]

Рассмотренные ранее обратимые гальванические элементы и электроды отличаются тем, что в условиях равновесия разряд нонов и переход ионов в раствор совершаются с одинаковыми скоростями и ток в цепи практически отсутствует. При электролизе, когда через систему от внешнего источника пропускается ток более или менее значительной силы, равновесие отсутствует и состояние электродов изменяется. Рассмотрим, например, электролиз водного раствора серной кислоты на платиновых электродах. Очевидно, вначале оба электрода были в одинаковом состоянии. В процессе электролиза на электродах происходит выделение водорода и кислорода. Для того чтобы эти газы достаточно быстро удалялись с электродов, необходимо, чтобы их парциальные давления превышали атмосферное давление. Только при этом условии их удаление будет иметь характер [c.194]

Если бы не было осложняющих обстоятельств, то для осуществления электролиза водного раствора соляной кислоты к электродам нужно было бы приложить напряжение, лишь немного превышающее 1,358 В. Знак прилагаемого к электродам напряжения должен быть противоположен знаку э. д. с. образовавшегося гальванического элемента. Однако для осуществления данных электродных процессов необходимо, чтобы ионы подошли к электродам, адсорбировались на них, после разрядки объединились в молекулы и десорбировались. Эти процессы протекают с определенными скоростями и на их осуществление требуется затрата дополнительной энергии, т. е. необходимо повысить прилагаемое напряжение. Это дополнительное напряжение называют перенапряжением. Оно складывается из перенапряжения на катоде АЬ к и перенапряжения на аноде А а. Кроме того, дополнительное напряжение требуется для преодоления сопротивления раствора электролита (А1/),как и любого проводника тока. Таким образом, напряжение, при котором будет происходить электролиз (напряжение разложения), равно [c.241]

Если при электролизе водных растворов на химически инертных электродах образуются газы, то возникает дополнительное сопротивление в виде обратно направленной электродвижущей силы. Причина этого заключается, возможно, в том, что образующиеся газы выделяются не сразу, или в том, что происходит задержка разрядки ионов (см. гл. 13 в работе [3]). Однако в любом из этих случаев электролитическая ячейка действует как гальванический элемент, противодействующий приложенной извне электродвижущей силе. Описанное явление называется поляризацией. Величина противодействующей электродвижущей силы зависит от материалов электродов. Например, напряжение, необходимое для прохождения через раствор электрического тока, больше для электродов из гладкой платины, чем для электродов, покрытых платиновой чернью. Как указывалось выше, обратную электродвижущую силу можно представить как сумму потенциалов двух полуэлементов и для разрядки самих ионов необходимо, следовательно, определенное минимальное напряжение. Напряжение, избыточное по отношению к минимальному напряжению или равновесному потенциалу (см. табл. 49) разряда иона, называется перенапряжением. В органических реакциях наибольшее значение имеет перенапряжение при выделении водорода и кислорода, однако оно имеет место также и при выделении других газов, например галогенов. Перенапряжение увеличивается с ростом плотности тока и уменьшается по мере повышения температуры. [c.315]

Механизм электролиза. Окислительно-восстановительный процесс, протекающий под действием постоянного электрического тока, проходящего через раствор электролита или через расплавленный электролит, называется электролизом. При электролизе водных растворов электролитов на катоде восстанавливаются ионы водорода Н+ или другие катионы, а на аноде окисляются или ионы гидроксила ОН", или другие ионы, или сам анод. Анод может быть растворимым и нерастворимым. Если при электролизе вещество, из которого изготовлен анод, окисляется, то анод называется растворимым. В противном случае анод будет нерастворимым (таковы, например, платиновый и графитовый аноды). Процессы электролиза и получения тока в гальванических элементах взаимно противоположны. Так, гальванический элемент [c.302]

Электронно-ионный метод составления лучше отражает процесс окисления — восстановления и позволяет легко писать эти уравнения в ионной и молекулярной формах. К тому же при этом методе не требуется знание валентности элементов, а написание отдельных уравнений окисления и восстановления в общей реакции необходимо для понимания химических процессов (у анода и катода) в гальванических элементах и при электролизе, Метод применим ко всем реакциям, которые протекают в водных растворах. [c.134]

Мы уже познакомились с электролизом растворов хлоридов щелочных металлов и получением металлов с помощью расплавов. Сейчас попробуем на нескольких несложных опытах изучить некоторые закономерности электрохимии водных растворов, гальванических элементов, а также познакомиться с получением защитных гальванических покрытий. Электрохимические методы применяются в современной аналитической химии, служат для определения важнейших величин теоретической химии. Наконец, коррозия металлических предметов, которая наносит большой урон народному хозяйству, в большинстве случаев является электрохимическим процессом. [c.102]

Предположим, что взят водный раствор СиСЬ, в который опущены два платиновых электрода, присоединенные к источнику постоянного электрического тока. Через раствор проходит электрический ток, в результате чего на катоде выделяется медь (Си +- -2е— Си), а ма аноде— хлор (2С1 —2е—>С 2). Таким образом, в результате электролиза образуется новый гальванический элемент из двух новых электродов (Си/Си + и С12/2С1 ), электродвижущая сила которого направлена против приложенного извне напряжения. В связи с этим сила тока в цепи будет падать, практически приближаясь к нулю. Если напряжение внешней цепи повысить, то сила тока в цепи вновь возрастает, но по мере дальнейшего выделения продуктов электролиза на электродах она снова будет уменьшаться. При повторном повышении напряжения такая закономерность будет повторяться до тех пор, пока величина напряжения, приложенного извне, не будет достигать электродвижущей силы вновь образовавшегося гальванического элемента и на бесконечно малую величину превышать эту силу. После этого сила тока в цепи будет непрерывно расти с повышением напряжения. Кривая зависимости силы тока от приложенного напряжения в такой цепи приведена на рис. 1. [c.7]

При электролизе ВОДНЫХ растворов Н2504, НЫОз, Н3РО4, ЫаОН, КОН, Ь ОН и других подобных кислородсодержащих соединеннй образуется кпслородно-водородный гальванический элемент (-)(РГ) Н2( ) Н+. ОН-, aq (Оз,,, (Р()(+) [c.201]

Кислотные аккумуляторы приготавливают (заряжают) путем электролиза водного раствора серной кислоты (20—30%) между двумя свинцовыми электродами, покрытыми сернокислым свинцом. При этом на катоде осаждается металлический свинец, а на аноде ионы окисляются до РЬ и выделяются в виде перекиси свинца (PbOj). Таким образом, вследствие поляризации образуется гальванический элемент [c.195]

При электролизе водных растворов электролитов электродные процессы осложняются за счет конкуренции ионов (в электролизе могут участвовать ионы воды), перенапряжения (поляризации) и вторичных реакций в приэлектродном пространстве. Для осуществления химической реакции в электролизере в идеальном случае необходимо приложить внешнюю э.д.с., превышающую э.д.с. гальванического элемента на величину сопротивления раствора электролита. Тогда при наличии в растворе нескольких типов анионов и катионов на катоде в первую очередь восстанавливаются те катионы, которым отвечает наиболее положительное значение электродного потенциала в ряду напряжений. На аноде, соответственно, должны окисляться анионы с наиболее отрицательным значением потенциала. В реальных процессах этот порядок выделения ионов часто нарушается за счет перенапряжения. Для примера рассмотрим электролиз водного раствора соляной кислоты с платиновыми электродами. После начала процесса электролиза на катоде выделяется водород Н++е = Н<>, 2H<> = H2f, а на аноде — хлор С1-—е = С1°, 2 F = l2f. При этом газы адсорбиру- [c.297]

Поляризация при электролизе. В процессе электролиза водного раствора НС1 при платиновых (нерастюримых) электродах на катоде выделяется водород, а на аноде хлор. Эти газы адсорбируются на платине, создавая газовые электроды. Если отключить источник тока и соединить возникшие электроды через гальванометр, то он покажет наличие тока электрохимической поляризации. Направление тока обратно направлению тока от источника. Ток поляризации, таким образом, уменьшает силу тока от источника, и электролиз может совсем прекратиться. Э. д. с. возникшего гальванического элемента (—) Р1 I Н I НС1 [c.221]

В соответствии с положением злементов в ряду напряжений соединения меди, серебра и золота легко восстанавливаются до металлов, причем легче всего восстанавливаются соединения золота. Окислительные свойства соединений элементов подгруппы меди, а также способность этих элементов образовывать комплексные соединения широко используются при рафинировании металлов электролизом из водных растворов, гальваническом меднеиии, серебрении и золочении, фотографии, производстве зеркал и во многих других процессах. [c.227]

Для того чтобы практически протекал электролиз, разность потенциалов, приложенная к электродам, должна быть не меньше определенной величины, которая называется потенциалом разложения. Эта величина не может быть меньше, чем ЭДС гальванического элемента обратной реакции. Чаще он оказывается большим. Так, при электролизе однонормальных водных растворов сильных кислот и щелочей потенциал, разложения близок к 1,70 В. Во всех случаях происходит только разложение воды с выделением на анрде кислорода, а на катоде водорода. ЭДС образующейся цепи (На) [кислотаI (02)Pt равна 1,07 В. Потенциал раз- [c.263]

Как отмечалось выше, гальванические элементы являются источниками электричества, которое получается в результате освобождения энергии при протекании самопроизвольной химической реакции. В противоположность этому сушествуют электролитические ячейки, в которых в результате затраты электрической энергии происходят химические превращения. Эти превращения, представляю-ш ие собой реакции между ионами и электронами, приводят к разложению электролитов, находящихся в растворе или в виде расплава. Например, при пропускаиии постоянного тока через раствор СиСЬ на электроде, к которому подводятся электроны (катод), происходит реакция u +-f 2е = Си (т), т. е. выделяется металлическая медь. На электроде, с которого электроны отводятся (анод), разряжаются ионы хлора С1-, т.е. идет реакция 2С1- = СЬ(г)+2е, и выделяются пузырьки газообразного хлора. Таким образом, на катоде происходят реакции восстановления, а на аноде — окисления. Подобные процессы называются электролизом. Электролиз имеет важное практическое значение. С его помощью получают из водных растворов многие металлы, например медь, никель и др. Такие металлы, как алюминий, магний, кальций, получают электролизом расплавленных солей или их смесей. Разрабатываются способы получения железа электролизом из его руд (.4. Б. Сучков). При помощи электролиза наносят защитные покрытия более благородных металлов на менее благородные (хромирование и никелирование железа). В отличие от работы гальванического элемента реакции, протекающие при электролизе, происходят в условиях, да- [c.133]

Поскольку процессы восстановления ионов водорода и окисления ионов гидроксила протекают с большим перенапряжением, напряжение разложения 1 кн. водного раствора NaOH при комнатной температуре равно 1,67 в, в то время как разность потенциалов Ео — при этих условиях равна примерно 1,2 в. Следовательно, если при электролизе данного электролита с платиновыми электродами образуется кислородно-водородный гальванический элемент, то напряжение разложения этого электролита при указанных условиях при отсутствии концентрационной поляризации будет равно [c.305]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология