Электролиз воды

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 268.

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 268.

Процесс электролиза – это окислительно-восстановительная реакция, возможная только под действием электричества. Электролиз протекает в расплавах и растворах. В лабораториях для получения чистых газов – водорода и кислорода – проводят электролиз воды.

Что такое электролиз

Для осуществления процесса электролиза в раствор или в расплав помещают два электрода, подключённых к противоположным полюсам источника тока. В качестве электродов чаще всего используется металл или графит, так как эти материалы пропускают электрический ток.

Под действием электричества электрод, подключенный к отрицательному полюсу, становится катодом, а электрод, соединённый с положительным полюсом, превращается в анод. Катод и анод притягивают противоположные ионы: к катоду направляются положительно заряженные катионы, к аноду – отрицательно заряженные анионы.

Катод является окислителем, на нём происходит процесс восстановления катионов. На аноде протекает процесс окисления: анод восстанавливает анионы и окисляется.

Электролиз воды

Если пропустить через воду электрический ток, жидкость начнёт диссоциироваться на составляющие молекулу воды атомы. В результате процесса электролиза воды получают кислород и водород. Однако в зависимости от природы электродов можно получить озон и перекись водорода.

Схема электролиза воды:

• анод:
  2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^–;
• катод:
  4H⁺ + 4e^– → 2H₂.

Или:

• анод:
  3H₂O → O₃ + 6e^– + 6H⁺;
• катод:
  O₂ + 2H₂O + 2e^– → H₂O₂ + 2OH^–.

Общее уравнение:

Вода – слабый электролит, поэтому электролиз чистой, дистиллированной воды протекает медленно или не идёт вовсе. Для ускорения процесса в воду добавляют сильный электролит, увеличивающий проводимость электрического тока.

Электролит выбирается так, чтобы исключить конкуренцию между катионами электролита и катионами воды (H⁺). В противном случае водород не будет произведён. Чтобы исключить конкуренцию, необходимо подобрать электролит, катионы которого будут иметь меньший электродный потенциал, чем H⁺ воды. На роль катиона электролита подходят:

• Li⁺;
• Rb⁺;
• K⁺;
• Cs⁺;
• Ba²⁺;
• Sr²⁺;
• Ca²⁺;
• Na⁺;
• Mg²⁺.

Для исключения конкуренции анионов, наоборот, подбирают электролит с анионами большего электродного потенциала, чем анион OH^– воды. В качестве такого электролита применяется щелочь для образования гидроксильного иона OH^–.

Что мы узнали?

Электролиз – процесс образования и оседания на электродах ионов вещества под действием электрического тока. Вода разделяется на катионы водорода и анионы кислорода. Положительные катионы движутся к катоду, отрицательные анионы – к аноду. В некоторых случаях вода диссоциируется на озон и перекись водорода. Из-за низкой способности к диссоциации в воду добавляется сильный электролит, не мешающий образованию водорода и кислорода. Чаще всего добавляется щёлочь или сильная кислота.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда - пройдите тест.