इलेक्ट्रोलिसिस ईजी। पिघलने और समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस

पिघलने और समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस (लवण, क्षार)

यदि इलेक्ट्रोड को इलेक्ट्रोलाइट समाधान में उतारा जाता है या पिघलाया जाता है और एक निरंतर विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, तो आयन एक दिशा में आगे बढ़ेंगे: कैथोड (नकारात्मक रूप से चार्ज इलेक्ट्रोड), आयनों से एनोड (सकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोड)।

कैथोड पर, धनायन इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं और कम हो जाते हैं; एनोड पर, आयन इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं और ऑक्सीकृत होते हैं। इस प्रक्रिया को इलेक्ट्रोलिसिस कहा जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस एक रेडॉक्स प्रक्रिया है जो इलेक्ट्रोड पर तब होती है जब विद्युत प्रवाह पिघल या इलेक्ट्रोलाइट समाधान से गुजरता है।

पिघले हुए लवणों का इलेक्ट्रोलिसिस

सोडियम क्लोराइड के पिघलने की इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया पर विचार करें। तापीय वियोजन की प्रक्रिया मेल्ट में होती है:

$NaCl→Na^(+)+Cl^(-).$

एक विद्युत प्रवाह की क्रिया के तहत, $Na^(+)$ धनायन कैथोड की ओर बढ़ते हैं और इससे इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं:

$Na^(+)+ē→(Na)↖(0)$ (बहाली)।

आयनों $Cl^(-)$ एनोड की ओर बढ़ते हैं और इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं:

$2Cl^(-)-2ē→(Cl_2)↖(0)$ (ऑक्सीकरण)।

प्रक्रियाओं का कुल समीकरण:

$Na^(+)+ē→(Na)↖(0)|2$

$2Cl^(-)-2ē→(Cl_2)↖(0)|1$

$2Na^(+)+2Cl^(-)=2(Na)↖(0)+(Cl_2)↖(0)$

$2NaCl(→)↖(\text"इलेक्ट्रोलिसिस")2Na+Cl_2$

सोडियम धातु कैथोड पर तथा क्लोरीन गैस एनोड पर बनती है।

याद रखने वाली मुख्य बात यह है कि इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया में विद्युत ऊर्जा के कारण एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, जो अनायास नहीं चल सकती।

इलेक्ट्रोलाइट्स के जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस

एक अधिक जटिल मामला इलेक्ट्रोलाइट समाधानों का इलेक्ट्रोलिसिस है।

नमक के घोल में धातु आयनों और अम्लीय अवशेषों के अलावा पानी के अणु भी होते हैं। इसलिए, इलेक्ट्रोड पर प्रक्रियाओं पर विचार करते समय, इलेक्ट्रोलिसिस में उनकी भागीदारी को ध्यान में रखना आवश्यक है।

इलेक्ट्रोलाइट्स के जलीय घोलों के इलेक्ट्रोलिसिस के उत्पादों को निर्धारित करने के लिए, निम्नलिखित नियम हैं:

1. कैथोड पर प्रक्रियाउस सामग्री पर निर्भर नहीं करता है जिससे कैथोड बनाया जाता है, लेकिन वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में धातु (इलेक्ट्रोलाइट केशन) की स्थिति पर, और यदि:

1.1. इलेक्ट्रोलाइट कटियन $Al$ समावेशी में श्रृंखला की शुरुआत में वोल्टेज श्रृंखला में स्थित है, फिर कैथोड पर पानी की कमी की प्रक्रिया चल रही है (हाइड्रोजन $H_2$ जारी किया गया है)। धातु के धनायन कम नहीं होते हैं, वे समाधान में रहते हैं।

1.2. इलेक्ट्रोलाइट कटियन एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन के बीच वोल्टेज की एक श्रृंखला में होता है, फिर कैथोड पर धातु आयन और पानी के अणु दोनों कम हो जाते हैं।

1.3. इलेक्ट्रोलाइट कटियन हाइड्रोजन के बाद वोल्टेज की एक श्रृंखला में होता है, फिर कैथोड पर धातु के धनायन कम हो जाते हैं।

1.4. समाधान में विभिन्न धातुओं के धनायन होते हैं, फिर धातु का धनायन, जो वोल्टेज की श्रृंखला में दाईं ओर होता है, को पहले बहाल किया जाता है।

कैथोडिक प्रक्रियाएं

2. एनोड पर प्रक्रियाएनोड की सामग्री और आयनों की प्रकृति पर निर्भर करता है।

एनोड प्रक्रियाएं

2.1. अगर एनोड घुल जाता है(लोहा, जस्ता, तांबा, चांदी और सभी धातुएं जो इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान ऑक्सीकृत होती हैं), फिर एनोड धातु का ऑक्सीकरण होता है, चाहे आयनों की प्रकृति कुछ भी हो।

2.2. अगर एनोड भंग नहीं होता है(इसे अक्रिय - ग्रेफाइट, सोना, प्लेटिनम कहा जाता है), तब:

ए) नमक समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एनोक्सिक एसिड (फ्लोराइड्स को छोड़कर) एनोड पर आयनों का ऑक्सीकरण होता है;

बी) नमक समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान ऑक्सीजन युक्त अम्ल और फ्लोराइडएनोड पर पानी के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया चल रही है ($O_2$ जारी किया गया है)। आयनों का ऑक्सीकरण नहीं होता, वे विलयन में रहते हैं;

ग) आयनों को उनकी ऑक्सीकरण की क्षमता के अनुसार निम्नलिखित क्रम में व्यवस्थित किया जाता है:

आइए इन नियमों को विशिष्ट परिस्थितियों में लागू करने का प्रयास करें।

सोडियम क्लोराइड के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस पर विचार करें यदि एनोड अघुलनशील है और यदि एनोड घुलनशील है।

1) एनोड अघुलनशील(उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट)।

समाधान में, इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण की प्रक्रिया होती है:

सारांश समीकरण:

$2H_2O+2Cl^(-)=H_2+Cl_2+2OH^(-)$।

समाधान में $Na^(+)$ आयनों की उपस्थिति को ध्यान में रखते हुए, हम आणविक समीकरण बनाते हैं:

2) एनोड घुलनशील(उदाहरण के लिए, तांबा):

$NaCl=Na^(+)+Cl^(-)$।

यदि एनोड घुलनशील है, तो एनोड धातु ऑक्सीकरण करेगा:

$Cu^(0)-2ē=Cu^(2+)$।

वोल्टेज श्रृंखला में $Cu^(2+)$ केशन ($H^(+)$) के बाद आते हैं, इसलिए वे कैथोड पर कम हो जाएंगे।

विलयन में $NaCl$ की सांद्रता नहीं बदलती है।

कॉपर सल्फेट (II) के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस पर विचार करें अघुलनशील एनोड:

$Cu^(2+)+2ē=Cu^(0)|2$

$2H_2O-4ē=O_2+4H^(+)|1$

कुल आयनिक समीकरण:

$2Cu^(2+)+2H_2O=2Cu^(0)+O_2+4H^(+)$

समाधान में $SO_4^(2-)$ आयनों की उपस्थिति को ध्यान में रखते हुए समग्र आणविक समीकरण:

पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस पर विचार करें अघुलनशील एनोड:

$2H_2O+2ē=H_2+2OH^(-)|2$

$4OH^(-)-4ē=O_2+2H_2O|1$

कुल आयनिक समीकरण:

$4H_2O+4OH^(-)=2H_2+4OH^(-)+O_2+2H_2O$

कुल मिलाकर आणविक समीकरण:

$2H_2O(→)↖(\text"इलेक्ट्रोलिसिस")2H_2+O_2$

इस मामले में, यह पता चला है कि केवल पानी का इलेक्ट्रोलिसिस होता है। इसी तरह के परिणाम $H_2SO_4, NaNO_3, K_2SO_4$, आदि के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के मामले में प्राप्त होंगे।

उद्योग में पिघलने और पदार्थों के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है:

धातु प्राप्त करने के लिए (एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, सोडियम, कैडमियम केवल इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है)।
हाइड्रोजन, हैलोजन, क्षार के उत्पादन के लिए।
धातुओं की शुद्धि के लिए - शोधन (तांबा, निकल, सीसा का शोधन विद्युत रासायनिक विधि द्वारा किया जाता है)।
धातुओं को क्षरण से बचाने के लिए (क्रोमियम, निकल, तांबा, चांदी, सोना) - विद्युत चढ़ाना।
धातु की प्रतियां, अभिलेख प्राप्त करने के लिए - इलेक्ट्रोटाइप।

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USE के परिणाम बताते हैं कि "इलेक्ट्रोलिसिस" विषय पर कार्य स्नातकों के लिए कठिन बने हुए हैं। स्कूल के पाठ्यक्रम में, इस विषय के अध्ययन के लिए अपर्याप्त संख्या में घंटे आवंटित किए जाते हैं। इसलिए, छात्रों को परीक्षा के लिए तैयार करते समय, इस मुद्दे का बहुत विस्तार से अध्ययन करना आवश्यक है। इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री की मूल बातें जानने से स्नातक को सफलतापूर्वक परीक्षा उत्तीर्ण करने और उच्च शिक्षण संस्थान में अपनी शिक्षा जारी रखने में मदद मिलेगी। पर्याप्त स्तर पर "इलेक्ट्रोलिसिस" विषय का अध्ययन करने के लिए, परीक्षा उत्तीर्ण करने वाले स्नातकों के साथ प्रारंभिक कार्य करना आवश्यक है : - "इलेक्ट्रोलिसिस" विषय में बुनियादी अवधारणाओं की परिभाषाओं पर विचार करें; - इलेक्ट्रोलिसिस पिघलने और इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान की प्रक्रिया का विश्लेषण करें; - कैथोड पर धनायनों की कमी और एनोड पर आयनों के ऑक्सीकरण के लिए नियमों को ठीक करें ( समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान पानी के अणुओं की भूमिका); - इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया (कैथोड और एनोड प्रक्रियाओं) के लिए समीकरण तैयार करने के लिए कौशल का निर्माण; - छात्रों को बुनियादी स्तर (कार्य), उच्च और उच्च स्तर के मानक कार्यों को करने के लिए सिखाना जटिलता का। इलेक्ट्रोलीज़- एक प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह के पारित होने के साथ इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान और पिघलने में होने वाली रेडॉक्स प्रक्रिया। इलेक्ट्रोलाइट के घोल या पिघल में, यह आयनों में वियोजित हो जाता है। जब विद्युत प्रवाह चालू होता है, तो आयन एक निर्देशित गति प्राप्त करते हैं, और इलेक्ट्रोड की सतह पर रेडॉक्स प्रक्रियाएं हो सकती हैं। एनोड- उस पर एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड, ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं हो रही हैं।

कैथोड एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड है, उस पर पुनर्प्राप्ति प्रक्रियाएं हो रही हैं।

इलेक्ट्रोलिसिस पिघलाएंएल्युमिनियम (समावेशी) तक वोल्टेज की एक श्रृंखला में स्थित सक्रिय धातुओं को प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है।

सोडियम क्लोराइड का इलेक्ट्रोलिसिस पिघलता है

के (-) ना + + 1e -> ना 0

ए (+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0

2NaCl (इलेक्ट्रॉनिक करंट) -> 2Na + Cl 2 (केवल पिघले इलेक्ट्रोलिसिस के लिए)।

एल्युमिनियम गलित क्रायोलाइट (Na 3 AlF 6) में एल्युमिनियम ऑक्साइड के विलयन के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है।

2Al 2 O 3 (इलेक्ट्रॉनिक करंट) -> 4Al + 3O 2

के (-) अल 3+ +3e‾ -> अल

ए(+)2O 2‾ -2e‾ ->O 2

पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के पिघलने का इलेक्ट्रोलिसिस।

कोह-> के + + ओएच‾

के (-) के + + 1e -> के 0

ए (+) 4OH - - 4e -> O 2 0 + 2H 2 O

4KOH (विद्युत प्रवाह) -> 4K 0 + O 2 0 + 2H 2 O

जलीय घोलों का इलेक्ट्रोलिसिस अधिक कठिन होता है, क्योंकि इस मामले में पानी के अणुओं को इलेक्ट्रोड पर कम या ऑक्सीकृत किया जा सकता है।

लवणों के जलीय विलयनों का इलेक्ट्रोलिसिसइलेक्ट्रोड प्रक्रियाओं में कैथोड और एनोड पर पानी के अणुओं की संभावित भागीदारी के कारण अधिक जटिल है।

जलीय घोल में इलेक्ट्रोलिसिस के नियम।

कैथोड पर:

1. लिथियम से एल्युमिनियम (समावेशी) तक धातु वोल्टेज की एक श्रृंखला में स्थित उद्धरण, साथ ही साथ उद्धरण एनएच 4 +बहाल नहीं होते हैं, इसके बजाय पानी के अणुओं को बहाल किया जाता है:

2एच 2 ओ + 2ई->एच 2 + 2 ओएच -

2. एल्युमिनियम से हाइड्रोजन के बाद वोल्टेज की श्रृंखला में स्थित धनायनों को पानी के अणुओं के साथ मिलकर कम किया जा सकता है:

2एच 2 ओ + 2ई->एच 2 + 2 ओएच -

Zn2+ + 2e->Zn 0

3. हाइड्रोजन पूरी तरह से बहाल होने के बाद वोल्टेज की एक श्रृंखला में स्थित उद्धरण: एजी + + 1e->एजी 0

4. अम्ल विलयनों में हाइड्रोजन आयन अपचित होते हैं: 2H + + 2e->एच 2

एनोड पर:

1. ऑक्सीजन युक्त आयन और एफ-- ऑक्सीकरण न करें, उनके बजाय पानी के अणु ऑक्सीकृत होते हैं:

2एच 2 ओ - 4e->ओ 2 + 4 एच +

2. सल्फर, आयोडीन, ब्रोमीन, क्लोरीन (इस क्रम में) के आयनों को सरल पदार्थों में ऑक्सीकृत किया जाता है:

2Cl - - 2e->क्लोरीन 2 0 एस 2- - 2e->S0

3. क्षार विलयन में हाइड्रॉक्साइड आयन ऑक्सीकृत होते हैं:

4OH - - 4e->ओ 2 + 2 एच 2 ओ

4. कार्बोक्जिलिक एसिड के लवण के घोल में आयनों का ऑक्सीकरण होता है:

2 आर - एसओओ - - 2e->आर - आर + 2CO 2

5. घुलनशील एनोड का उपयोग करते समय, एनोड स्वयं धातु के परमाणुओं के ऑक्सीकरण के कारण बाहरी सर्किट में इलेक्ट्रॉनों को भेजता है जिससे एनोड बनता है:

घन 0 - 2e->यू 2+

जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधान में इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियाओं के उदाहरण

उदाहरण 1के 2 एसओ 4 -> 2 के + + एसओ 4 2-

K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -

ए (+) 2 एच 2 ओ - 4 ई‾ -> ओ 2 + 4 एच +

इलेक्ट्रोलिसिस का सामान्य समीकरण: 2H 2 O (el। करंट) -> 2 H 2 + O 2

उदाहरण 2. NaCl -> Na + +Cl‾

K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -

ए (+) 2Cl - - 2e -> Cl 2 0

2NaCl + 2H 2 O (ईल करंट) -> H 2 + 2NaOH + Cl 2

उदाहरण 3. Cu SO 4 -> Cu 2+ + SO 4 2-

K(-) Cu 2+ + 2e‾ -> Cu

ए (+) 2 एच 2 ओ - 4 ई‾ -> ओ 2 + 4 एच +

सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण: 2 Cu SO 4 + 2H 2 O (EL. करंट) -> 2Cu + O 2 + 2H 2 SO 4

उदाहरण 4. CH 3 COONa->CH 3 COO‾ +Na +

K(-)2H 2 O + 2e‾ -> H 2 + 2OH -

A(+)2CH 3 COO‾– 2e‾ ->C 2 H 6 +2CO 2

सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण:

सीएच 3 कूना + 2एच 2 ओ (ई. वर्तमान) -> एच 2 + 2नाहको 3 + सी 2 एच 6

जटिलता के बुनियादी स्तर के कार्य

विषय पर परीक्षण "पिघल का इलेक्ट्रोलिसिस और लवण का समाधान। धातुओं के तनाव की एक श्रृंखला ”।

1. क्षार जलीय घोल में इलेक्ट्रोलिसिस के उत्पादों में से एक है:

1) केसीआई 2) CuSO 4 3) FeCI 2 4) AgNO 3

2. पोटेशियम नाइट्रेट के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एनोड पर निम्नलिखित छोड़ा जाता है: 1) लगभग 2 2) NO 2 3) N 2 4) H 23. जलीय विलयन के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान हाइड्रोजन बनता है: 1) सीएसीआई 2 2) CuSO 4 3) Hg (NO 3) 2 4) AgNO 34. प्रतिक्रिया संभव है: 1) Ag और K 2 SO 4 (समाधान) 2) Zn और KCI (समाधान) 3) एमजी और एसएनसीआई 2(समाधान) 4) Ag और CuSO4 (समाधान) 5. कैथोड पर सोडियम आयोडाइड के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, घोल में लिटमस का रंग: 1) लाल 2 ) नीला 3) बैंगनी 4) पीला6। पोटेशियम फ्लोराइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर निम्नलिखित छोड़ा जाता है: 1) हाइड्रोजन 2) हाइड्रोजन फ्लोराइड 3) फ्लोरीन 4) ऑक्सीजन

"इलेक्ट्रोलिसिस" विषय पर कार्य

1. जब कैथोड पर 11.2 लीटर (no.) गैस छोड़ी गई, तो 20% सामान्य नमक के घोल के 400 ग्राम के इलेक्ट्रोलिसिस को रोक दिया गया। मूल नमक के अपघटन की डिग्री (% में) है:

1) 73 2) 54,8 3) 36,8 4) 18

समस्या का समाधान।हम इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया समीकरण की रचना करते हैं: 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + Cl 2 + 2NaOHm (NaCl) \u003d 400 0.2 \u003d 80 ग्राम नमक घोल में था। ν (H 2) \u003d 11.2 / 22.4 \u003d 0 .5 mol (NaCl)=0.5∙2=1 mol(NaCl)= 1∙58.5=58.5 ग्राम नमक इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान विघटित हो गया था। नमक अपघटन की डिग्री 58.5/80 = 0.73 या 73%।

उत्तर: 73% नमक विघटित हो गया है।

2. क्रोमियम (III) सल्फेट के 10% घोल के 200 ग्राम का इलेक्ट्रोलिसिस तब तक किया जाता है जब तक कि नमक पूरी तरह से खत्म न हो जाए (धातु कैथोड पर निकल जाए)। उपयोग किए गए पानी का द्रव्यमान (ग्राम में) है:

1) 0,92 2) 1,38 3) 2,76 4) 5,52

समस्या का समाधान।हम इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया समीकरण की रचना करते हैं: 2Cr 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O → 4Cr + 3O 2 + 6H 2 SO 4m (Cr 2 (SO 4) 3) \u003d 200 0.1 \u003d 20g (Cr 2 () SO 4) 3) \u003d 20 / 392 \u003d 0.051 mol (H 2 O) \u003d 0.051 3 \u003d 0.153 mol (H 2 O) \u003d 0.153 18 \u003d 2.76 g

जटिलता के बढ़े हुए स्तर के कार्य B3

1. नमक के सूत्र और उसके जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान एनोड पर होने वाली प्रक्रिया के समीकरण के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।

3. नमक के सूत्र और इसके जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड पर होने वाली प्रक्रिया के समीकरण के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।

5. पदार्थ के नाम और उसके जलीय विलयन के इलेक्ट्रोलिसिस उत्पादों के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।

जवाब: 1 - 3411, 2 - 3653, 3 - 2353, 4 - 2246, 5 - 145। इस प्रकार, इलेक्ट्रोलिसिस के विषय का अध्ययन करते हुए, स्नातक इस खंड में अच्छी तरह से महारत हासिल करते हैं और परीक्षा में अच्छे परिणाम दिखाते हैं। सामग्री का अध्ययन इस विषय पर एक प्रस्तुति के साथ है।

जिस इलेक्ट्रोड में अपचयन होता है उसे कैथोड कहते हैं।

जिस इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण होता है वह एनोड है।

ऑक्सीजन मुक्त एसिड के पिघले हुए लवण के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करें: एचसीएल, एचबीआर, एचआई, एच 2 एस (हाइड्रोफ्लोरिक या हाइड्रोफ्लोरिक - एचएफ के अपवाद के साथ)।

पिघल में, इस तरह के नमक में धातु के धनायन और एसिड अवशेष के आयन होते हैं।

उदाहरण के लिए, NaCl = Na + + Cl -

कैथोड पर: ना + + = ना धातु सोडियम बनता है (सामान्य स्थिति में, एक धातु जो नमक का हिस्सा होती है)

एनोड पर: 2Cl - - 2ē \u003d सीएल 2 गैसीय क्लोरीन बनता है (सामान्य स्थिति में, एक हलोजन, जो एसिड अवशेषों का हिस्सा होता है - फ्लोरीन को छोड़कर - या सल्फर)

आइए हम इलेक्ट्रोलाइट समाधानों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं पर विचार करें।

इलेक्ट्रोड पर होने वाली प्रक्रियाएं मानक इलेक्ट्रोड क्षमता और इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता (नर्नस्ट समीकरण) के मूल्य से निर्धारित होती हैं। स्कूल पाठ्यक्रम इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता पर इलेक्ट्रोड क्षमता की निर्भरता पर विचार नहीं करता है और मानक इलेक्ट्रोड क्षमता के संख्यात्मक मूल्यों का उपयोग नहीं करता है। छात्रों के लिए यह जानना पर्याप्त है कि धातुओं (धातु गतिविधि की श्रृंखला) के विद्युत रासायनिक तनाव की श्रृंखला में, Me + n / Me जोड़ी के मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का मूल्य:

बाएं से दाएं बढ़ता है
हाइड्रोजन तक की पंक्ति में धातुओं का इस मात्रा का ऋणात्मक मान होता है
हाइड्रोजन, जब प्रतिक्रिया से कम हो जाता है 2एच + + 2ē \u003d एच 2, (अर्थात एसिड से) शून्य मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का मान है
हाइड्रोजन के बाद पंक्ति में धातुओं का इस मात्रा का धनात्मक मान है

! प्रतिक्रिया के अनुसार कमी के दौरान हाइड्रोजन:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH - + एच 2 , (अर्थात एक तटस्थ वातावरण में पानी से) मानक इलेक्ट्रोड क्षमता का ऋणात्मक मान है -0.41

एनोड सामग्री घुलनशील (लौह, क्रोमियम, जस्ता, तांबा, चांदी और अन्य धातु) और अघुलनशील - निष्क्रिय - (कोयला, ग्रेफाइट, सोना, प्लैटिनम) हो सकती है, इसलिए समाधान में एनोड के घुलने पर बनने वाले आयन होंगे:

मैं - nē = मैं + n

परिणामी धातु आयन इलेक्ट्रोलाइट समाधान में मौजूद होंगे और उनकी विद्युत रासायनिक गतिविधि को भी ध्यान में रखना होगा।

इसके आधार पर, कैथोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के लिए, निम्नलिखित नियमों को परिभाषित किया जा सकता है:

1. इलेक्ट्रोलाइट कटियन एल्यूमीनियम सहित धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थित है, पानी की कमी की प्रक्रिया प्रगति पर है:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH -+H2

धातु धनायन समाधान में रहते हैं, कैथोड स्थान में

2. इलेक्ट्रोलाइट केशन एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन के बीच स्थित है, इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता के आधार पर, या तो पानी में कमी की प्रक्रिया या धातु आयन कमी प्रक्रिया होती है। चूंकि कार्य में एकाग्रता निर्दिष्ट नहीं है, दोनों संभावित प्रक्रियाओं को दर्ज किया गया है:

2H 2 O + 2ē \u003d 2OH -+H2

मैं + n + nē = मी

3. इलेक्ट्रोलाइट कटियन - ये हाइड्रोजन आयन हैं, यानी। इलेक्ट्रोलाइट एसिड है। हाइड्रोजन आयन बहाल होते हैं:

2एच + + 2ē \u003d एच 2

4. इलेक्ट्रोलाइट केशन हाइड्रोजन के बाद स्थित होता है, धातु के धनायन कम हो जाते हैं।

मैं + n + nē = मी

एनोड पर प्रक्रिया एनोड की सामग्री और आयनों की प्रकृति पर निर्भर करती है।

1. यदि एनोड घुल जाता है (उदाहरण के लिए, लोहा, जस्ता, तांबा, चांदी), तो एनोड धातु का ऑक्सीकरण होता है।

मैं - nē = मैं + n

2. यदि एनोड निष्क्रिय है, अर्थात। अघुलनशील (ग्रेफाइट, सोना, प्लेटिनम):

ए) एनोक्सिक एसिड (फ्लोराइड को छोड़कर) के लवण के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, आयनों का ऑक्सीकरण होता है;

2Cl - - 2ē \u003d सीएल 2

2Br - - 2ē \u003d ब्र 2

2मैं - - 2ē \u003d मैं 2

एस 2 - - 2ē = एस

ख) क्षार विलयनों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, हाइड्रॉक्सो समूह OH - के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया:

4ओएच - - 4ē \u003d 2एच 2 ओ + ओ 2

सी) ऑक्सीजन युक्त एसिड के लवण के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान: एचएनओ 3, एच 2 एसओ 4, एच 2 सीओ 3, एच 3 पीओ 4, और फ्लोराइड, पानी ऑक्सीकरण होता है।

2H 2 O - 4ē \u003d 4H + + O 2

डी) एसीटेट (एसिटिक या एथेनोइक एसिड के लवण) के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एसीटेट आयन को एथेन और कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) - कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत किया जाता है।

2एसएन 3 सू - - 2ē \u003d सी 2 एच 6 + 2सीओ 2

कार्य उदाहरण।

1. इसके जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान नमक के सूत्र और एक निष्क्रिय एनोड पर बनने वाले उत्पाद के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।

नमक सूत्र

ए) NiSO 4

बी) NaClO 4

बी) LiCl

डी) आरबीबीआर

एनोड पर उत्पाद

1) एस 2) एसओ 2 3) सीएल 2 4) ओ 2 5) एच 2 6) बीआर 2

समाधान:

चूंकि कार्य एक अक्रिय एनोड निर्दिष्ट करता है, हम केवल उन परिवर्तनों पर विचार करते हैं जो लवण के पृथक्करण के दौरान बनने वाले अम्लीय अवशेषों के साथ होते हैं:

एसओ 4 2 - एक ऑक्सीजन युक्त एसिड का एसिड अवशेष। पानी का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन निकलती है। उत्तर - 4

क्लो 4 - एक ऑक्सीजन युक्त एसिड का एसिड अवशेष। पानी का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन निकलती है। उत्तर - 4।

क्लोरीन - ऑक्सीजन मुक्त अम्ल का अम्ल अवशेष। अम्ल अवशेषों के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया स्वयं होती है। क्लोरीन निकलती है। उत्तर 3.

बीआर - ऑक्सीजन मुक्त अम्ल का अम्ल अवशेष। अम्ल अवशेषों के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया स्वयं होती है। ब्रोमीन निकलता है। उत्तर 6.

सामान्य प्रतिक्रिया: 4436

2. लवण के सूत्र और उसके जलीय विलयन के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड पर बनने वाले उत्पाद के बीच एक पत्राचार स्थापित करें।

नमक सूत्र

ए) अल (संख्या 3) 3

बी) एचजी (संख्या 3) 2

बी) घन (संख्या 3) 2

डी) नैनो 3

एनोड पर उत्पाद

1) हाइड्रोजन 2) एल्युमिनियम 3) मरकरी 4) कॉपर 5) ऑक्सीजन 6) सोडियम

समाधान:

चूंकि कार्य कैथोड को निर्दिष्ट करता है, हम केवल उन परिवर्तनों पर विचार करते हैं जो लवण के पृथक्करण के दौरान बनने वाले धातु के पिंजरों के साथ होते हैं:

अल 3+ धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में एल्यूमीनियम की स्थिति के अनुसार (श्रृंखला की शुरुआत से एल्यूमीनियम समावेशी तक), पानी की कमी की प्रक्रिया आगे बढ़ेगी। हाइड्रोजन निकलता है। उत्तर 1।

एचजी2+ पारा की स्थिति के अनुसार (हाइड्रोजन के बाद) पारा आयनों के घटने की प्रक्रिया होगी। बुध बनता है। उत्तर 3.

Cu2+ कॉपर (हाइड्रोजन के बाद) की स्थिति के अनुसार कॉपर आयनों के अपचयन की प्रक्रिया आगे बढ़ेगी। उत्तर - 4।

ना+ सोडियम की स्थिति के अनुसार (श्रृंखला की शुरुआत से लेकर एल्यूमीनियम समावेशी तक), पानी की कमी की प्रक्रिया आगे बढ़ेगी। उत्तर 1।

सामान्य उत्तर: 1341

अपने जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान नमक के सूत्र और एक अक्रिय एनोड पर बने उत्पाद के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: एक पत्र द्वारा इंगित प्रत्येक स्थिति के लिए, एक संख्या द्वारा इंगित संबंधित स्थिति का चयन करें।

नमक सूत्र		एनोड पर उत्पाद

ए	बी	वी	जी

समाधान।

एक निष्क्रिय एनोड पर लवण, क्षार और एसिड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस में:

पानी छोड़ा जाता है और ऑक्सीजन छोड़ा जाता है यदि यह ऑक्सीजन युक्त एसिड का नमक या हाइड्रोफ्लोरिक एसिड का नमक है;

क्षार होने पर हाइड्रॉक्साइड आयनों को छुट्टी दे दी जाती है और ऑक्सीजन छोड़ी जाती है;

एसिड अवशेष जो नमक का हिस्सा है, छुट्टी दे दी जाती है, और यदि यह ऑक्सीजन मुक्त एसिड (को छोड़कर) का नमक है तो संबंधित सरल पदार्थ जारी किया जाता है।

कार्बोक्जिलिक एसिड के लवणों के इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया एक विशेष तरीके से होती है।

उत्तर: 3534।

उत्तर: 3534

स्रोत: यांडेक्स: रसायन विज्ञान में प्रशिक्षण कार्य का उपयोग करें। विकल्प 1।

किसी पदार्थ के सूत्र और उसके जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड पर बने उत्पाद के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: एक पत्र द्वारा इंगित प्रत्येक स्थिति के लिए, एक संख्या द्वारा इंगित संबंधित स्थिति का चयन करें।

पदार्थ सूत्र		इलेक्ट्रोलिसिस उत्पाद, कैथोड में उत्पादित

प्रत्युत्तर में संख्याओं को अक्षरों के अनुरूप क्रम में व्यवस्थित करते हुए लिखिए:

ए	बी	वी	जी

समाधान।

लवणों के जलीय विलयनों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर निम्नलिखित छोड़ा जाता है:

हाइड्रोजन, अगर यह धातु का नमक है जो धातु की श्रृंखला में एल्यूमीनियम के बाईं ओर तनाव है;

धातु, अगर यह धातु का नमक है जो हाइड्रोजन के दाईं ओर धातु वोल्टेज की श्रृंखला में है;

धातु और हाइड्रोजन, अगर यह एल्यूमीनियम और हाइड्रोजन के बीच धातु वोल्टेज की श्रृंखला में धातु का नमक है।

उत्तर: 3511.

उत्तर: 3511

स्रोत: यांडेक्स: रसायन विज्ञान में प्रशिक्षण कार्य का उपयोग करें। विकल्प 2।

नमक सूत्र		एनोड पर उत्पाद

ए	बी	वी	जी

समाधान।

ऑक्सीजन युक्त एसिड और फ्लोराइड के लवण के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, ऑक्सीजन को पानी से ऑक्सीकृत किया जाता है, इसलिए एनोड पर ऑक्सीजन निकलती है। एनोक्सिक एसिड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, एसिड अवशेषों का ऑक्सीकरण होता है।

उत्तर: 4436।

उत्तर: 4436

इस पदार्थ के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के परिणामस्वरूप एक अक्रिय एनोड पर बनने वाले पदार्थ के सूत्र और उत्पाद के बीच एक पत्राचार स्थापित करें: एक पत्र द्वारा इंगित प्रत्येक स्थिति के लिए, एक संख्या द्वारा इंगित संबंधित स्थिति का चयन करें।

पदार्थ सूत्र

एनोड पर उत्पाद

2) सल्फर ऑक्साइड (IV)

3) कार्बन मोनोऑक्साइड (IV)

5) ऑक्सीजन

6) नाइट्रिक ऑक्साइड (IV)

ए	बी	वी	जी

इलेक्ट्रोलिसिस क्या है? इस प्रश्न के उत्तर की सरल समझ के लिए, आइए प्रत्यक्ष धारा के किसी स्रोत की कल्पना करें। प्रत्येक डीसी स्रोत के लिए, आप हमेशा सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुव ढूंढ सकते हैं:

आइए हम इसे दो रासायनिक रूप से प्रतिरोधी विद्युत प्रवाहकीय प्लेटों से जोड़ते हैं, जिन्हें हम इलेक्ट्रोड कहेंगे। सकारात्मक ध्रुव से जुड़ी प्लेट को एनोड कहा जाता है, और नकारात्मक ध्रुव को कैथोड कहा जाता है:

सोडियम क्लोराइड एक इलेक्ट्रोलाइट है; जब यह पिघलता है, तो यह सोडियम केशन और क्लोराइड आयनों में अलग हो जाता है:

NaCl \u003d ना + + सीएल -

जाहिर है, नकारात्मक चार्ज किए गए क्लोरीन आयन सकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोड - एनोड में जाएंगे, और सकारात्मक चार्ज ना + केशन नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोड - कैथोड में जाएंगे। इसके परिणामस्वरूप, Na + धनायन और Cl-आयन दोनों डिस्चार्ज हो जाएंगे, यानी वे तटस्थ परमाणु बन जाएंगे। डिस्चार्ज Na + आयनों के मामले में इलेक्ट्रॉनों के अधिग्रहण और Cl - आयनों के मामले में इलेक्ट्रॉनों के नुकसान के माध्यम से होता है। अर्थात्, प्रक्रिया कैथोड पर आगे बढ़ती है:

ना + + 1e - = ना 0 ,

और एनोड पर:

सीएल - - 1e - = सीएल

चूंकि प्रत्येक क्लोरीन परमाणु में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है, उनका एकल अस्तित्व प्रतिकूल होता है और क्लोरीन परमाणु दो क्लोरीन परमाणुओं के अणु में संयोजित होते हैं:

l∙ + Cl \u003d सीएल 2

इस प्रकार, कुल मिलाकर, एनोड पर होने वाली प्रक्रिया इस प्रकार अधिक सही ढंग से लिखी गई है:

2Cl - - 2e - = Cl 2

यानी हमारे पास है:

कैथोड: ना + + 1e - = ना 0

एनोड: 2Cl - - 2e - = Cl 2

आइए इलेक्ट्रॉनिक बैलेंस का योग करें:

ना + + 1e - = ना 0 |∙2

2Cl - - 2e - = Cl 2 |∙1<

दोनों समीकरणों के बाएँ और दाएँ पक्षों को जोड़ें आधी प्रतिक्रिया, हम पाते हैं:

2Na + + 2e - + 2Cl - - 2e - = 2Na 0 + Cl 2

हम दो इलेक्ट्रॉनों को उसी तरह कम करते हैं जैसे बीजगणित में किया जाता है, हमें इलेक्ट्रोलिसिस का आयनिक समीकरण मिलता है:

2NaCl (l.) => 2Na + Cl 2

सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, ऊपर माना गया मामला सबसे सरल है, क्योंकि सोडियम क्लोराइड पिघलता है, सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों में केवल सोडियम आयन होते हैं, और नकारात्मक वाले में केवल क्लोरीन आयन होते हैं।

दूसरे शब्दों में, न तो Na + धनायन और न ही Cl - आयनों में कैथोड और एनोड के लिए "प्रतियोगी" थे।

और क्या होगा, उदाहरण के लिए, यदि सोडियम क्लोराइड के पिघलने के बजाय, इसके जलीय घोल से करंट प्रवाहित किया जाता है? इस मामले में सोडियम क्लोराइड का वियोजन भी देखा जाता है, लेकिन जलीय घोल में धात्विक सोडियम का निर्माण असंभव हो जाता है। आखिरकार, हम जानते हैं कि क्षार धातुओं का प्रतिनिधि सोडियम एक अत्यंत सक्रिय धातु है जो पानी के साथ बहुत हिंसक प्रतिक्रिया करता है। यदि ऐसी स्थितियों में सोडियम को कम नहीं किया जा सकता है, तो कैथोड पर क्या कम होगा?

आइए पानी के अणु की संरचना को याद करें। यह एक द्विध्रुव है, अर्थात इसका एक ऋणात्मक और एक धनात्मक ध्रुव है:

यह इस संपत्ति के कारण है कि यह कैथोड सतह और एनोड सतह दोनों को "चारों ओर चिपकाने" में सक्षम है:

निम्नलिखित प्रक्रियाएं हो सकती हैं:

2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2

2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +

इस प्रकार, यह पता चला है कि यदि हम किसी इलेक्ट्रोलाइट के समाधान पर विचार करते हैं, तो हम देखेंगे कि इलेक्ट्रोलाइट के पृथक्करण के दौरान बनने वाले धनायन और आयन कैथोड पर कमी और एनोड पर ऑक्सीकरण के लिए पानी के अणुओं के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं।

तो कैथोड और एनोड पर कौन सी प्रक्रियाएँ होंगी? इलेक्ट्रोलाइट के वियोजन या पानी के अणुओं के ऑक्सीकरण / कमी के दौरान बनने वाले आयनों का निर्वहन? या, शायद, ये सभी प्रक्रियाएँ एक साथ घटित होंगी?

इलेक्ट्रोलाइट के प्रकार के आधार पर, इसके जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कई तरह की स्थितियां संभव हैं। उदाहरण के लिए, जलीय वातावरण में क्षार, क्षारीय पृथ्वी धातु, एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम के धनायनों को कम नहीं किया जा सकता है, क्योंकि उनकी कमी के परिणामस्वरूप क्रमशः क्षार, क्षारीय पृथ्वी धातु, एल्यूमीनियम या मैग्नीशियम, यानी। धातुएँ जो जल के साथ अभिक्रिया करती हैं।

इस मामले में, कैथोड पर केवल पानी के अणुओं की कमी संभव है।

निम्नलिखित सिद्धांतों का पालन करते हुए किसी भी इलेक्ट्रोलाइट के समाधान के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड पर क्या प्रक्रिया होगी, यह याद रखना संभव है:

1) यदि इलेक्ट्रोलाइट में धातु का धनायन होता है, जो सामान्य परिस्थितियों में मुक्त अवस्था में पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो कैथोड पर निम्नलिखित प्रक्रिया होती है:

2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2

यह उन धातुओं पर लागू होता है जो अल गतिविधि श्रृंखला की शुरुआत में शामिल हैं।

2) यदि इलेक्ट्रोलाइट में एक धातु का धनायन होता है, जो अपने मुक्त रूप में पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन गैर-ऑक्सीकरण एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो दो प्रक्रियाएं एक साथ होती हैं, दोनों धातु के धनायनों और पानी के अणुओं की कमी:

मैं n+ + ne = मैं 0

इन धातुओं में गतिविधि श्रृंखला में अल और एच के बीच शामिल हैं।

3) यदि इलेक्ट्रोलाइट में हाइड्रोजन केशन (एसिड) या धातु के धनायन होते हैं जो गैर-ऑक्सीकरण एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, तो केवल इलेक्ट्रोलाइट केशन को बहाल किया जाता है:

2H + + 2e - \u003d H 2 - एसिड के मामले में

Me n + + ne = Me 0 - नमक के मामले में

एनोड पर, इस बीच, स्थिति इस प्रकार है:

1) यदि इलेक्ट्रोलाइट में ऑक्सीजन मुक्त एसिड अवशेष (F - को छोड़कर) के आयन होते हैं, तो उनके ऑक्सीकरण की प्रक्रिया एनोड पर होती है, पानी के अणु ऑक्सीकृत नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए:

2Cl - - 2e \u003d Cl 2

एस 2- - 2ई = एस ओ

एनोड पर फ्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण नहीं होता है क्योंकि फ्लोरीन जलीय घोल में नहीं बन पाता है (पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है)

2) यदि इलेक्ट्रोलाइट में हाइड्रॉक्साइड आयन (क्षार) होते हैं, तो वे पानी के अणुओं के बजाय ऑक्सीकृत हो जाते हैं:

4OH - - 4e - \u003d 2H 2 O + O 2

3) यदि इलेक्ट्रोलाइट में एनोड पर ऑक्सीजन युक्त एसिड अवशेष (कार्बनिक एसिड अवशेषों को छोड़कर) या फ्लोराइड आयन (एफ -) होता है, तो पानी के अणुओं के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया होती है:

2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +

4) एनोड पर एक कार्बोक्जिलिक एसिड के अम्लीय अवशेष के मामले में, निम्नलिखित प्रक्रिया होती है:

2RCOO - - 2e - \u003d R-R + 2CO 2

आइए विभिन्न स्थितियों के लिए इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण लिखने का अभ्यास करें:

उदाहरण 1

जस्ता क्लोराइड पिघलने के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड और एनोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण के लिए समीकरण लिखें।

समाधान

जब जिंक क्लोराइड को पिघलाया जाता है, तो यह अलग हो जाता है:

ZnCl 2 \u003d Zn 2+ + 2Cl -

इसके अलावा, इस तथ्य पर ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह जस्ता क्लोराइड पिघला हुआ है जो इलेक्ट्रोलिसिस से गुजरता है, न कि जलीय घोल। दूसरे शब्दों में, विकल्पों के बिना, कैथोड पर केवल जिंक केशन की कमी हो सकती है, और एनोड पर क्लोराइड आयनों का ऑक्सीकरण हो सकता है। पानी के अणु नहीं

कैथोड: Zn 2+ + 2e - = Zn 0 |∙1

एनोड: 2Cl - - 2e - = Cl 2 |∙1

ZnCl 2 \u003d Zn + Cl 2

उदाहरण #2

जिंक क्लोराइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड और एनोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण के लिए समीकरण लिखें।

चूंकि इस मामले में, एक जलीय घोल इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन होता है, इसलिए, सैद्धांतिक रूप से, पानी के अणु इलेक्ट्रोलिसिस में भाग ले सकते हैं। चूंकि जिंक अल और एच के बीच गतिविधि श्रृंखला में स्थित है, इसका मतलब है कि कैथोड पर जिंक केशन और पानी के अणुओं की कमी दोनों होगी।

2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2

Zn 2+ + 2e - = Zn 0

क्लोराइड आयन ऑक्सीजन मुक्त एसिड एचसीएल का अम्लीय अवशेष है, इसलिए, एनोड पर ऑक्सीकरण के लिए प्रतिस्पर्धा में, क्लोराइड आयन पानी के अणुओं पर "जीत" करते हैं:

2Cl - - 2e - = Cl 2

इस विशेष मामले में, समग्र इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण लिखना असंभव है, क्योंकि कैथोड पर जारी हाइड्रोजन और जस्ता के बीच का अनुपात अज्ञात है।

उदाहरण #3

कॉपर नाइट्रेट के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड और एनोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण के लिए समीकरण लिखें।

विलयन में कॉपर नाइट्रेट वियोजित अवस्था में होता है:

Cu(NO 3) 2 \u003d Cu 2+ + 2NO 3 -

कॉपर हाइड्रोजन के दाईं ओर गतिविधि श्रृंखला में है, अर्थात कैथोड पर तांबे के धनायन कम हो जाएंगे:

Cu 2+ + 2e - = Cu 0

नाइट्रेट आयन नंबर 3 - एक ऑक्सीजन युक्त एसिड अवशेष है, जिसका अर्थ है कि एनोड पर ऑक्सीकरण में, नाइट्रेट आयन पानी के अणुओं के साथ प्रतिस्पर्धा में "खो" जाते हैं:

2H 2 O - 4e - \u003d O 2 + 4H +

इस तरह:

कैथोड: Cu 2+ + 2e - = Cu 0 |∙2

2Cu 2+ + 2H 2 O = 2Cu 0 + O 2 + 4H +

जोड़ के परिणामस्वरूप प्राप्त समीकरण इलेक्ट्रोलिसिस का आयनिक समीकरण है। पूर्ण आणविक इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण प्राप्त करने के लिए, आपको परिणामी आयनिक समीकरण के बाईं और दाईं ओर 4 नाइट्रेट आयनों को काउंटरों के रूप में जोड़ना होगा। तब हम प्राप्त करेंगे:

2Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O = 2Cu 0 + O 2 + 4HNO 3

उदाहरण #4

पोटेशियम एसीटेट के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड और एनोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण के लिए समीकरण लिखें।

समाधान:

एक जलीय घोल में पोटेशियम एसीटेट पोटेशियम केशन और एसीटेट आयनों में अलग हो जाता है:

सीएच 3 कुक \u003d सीएच 3 सीओओ - + के +

पोटेशियम एक क्षार धातु है, अर्थात। बहुत शुरुआत में वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में है। इसका अर्थ है कि इसके धनायन कैथोड पर विसर्जित होने में सक्षम नहीं हैं। इसके बजाय, पानी के अणुओं को बहाल किया जाएगा:

2H 2 O + 2e - \u003d 2OH - + H 2

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कार्बोक्जिलिक एसिड के एसिड अवशेष एनोड पर पानी के अणुओं से ऑक्सीकरण की प्रतियोगिता में "जीत"ते हैं:

2CH 3 सीओओ - - 2e - \u003d सीएच 3 -सीएच 3 + 2CO 2

इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनिक संतुलन का योग और कैथोड और एनोड पर अर्ध-प्रतिक्रियाओं के दो समीकरणों को जोड़ने पर, हम प्राप्त करते हैं:

कैथोड: 2H 2 O + 2e - = 2OH - + H 2 |∙1

एनोड: 2CH 3 सीओओ - - 2e - \u003d सीएच 3 -सीएच 3 + 2CO 2 | 1

2H 2 O + 2CH 3 COO - \u003d 2OH - + H 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

हमने पूर्ण इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण को आयनिक रूप में प्राप्त किया है। समीकरण के बाएँ और दाएँ पक्षों में दो पोटेशियम आयन जोड़ने और उन्हें काउंटरों के साथ जोड़ने पर, हमें आणविक रूप में पूर्ण इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण मिलता है:

2H 2 O + 2CH 3 कुक \u003d 2KOH + H 2 + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

उदाहरण #5

सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड और एनोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण के लिए समीकरण लिखें।

सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रोजन केशन और सल्फेट आयनों में अलग हो जाता है:

एच 2 एसओ 4 \u003d 2 एच + + एसओ 4 2-

कैथोड पर हाइड्रोजन केशन एच + कम हो जाएंगे, और पानी के अणुओं को एनोड पर ऑक्सीकरण किया जाएगा, क्योंकि सल्फेट आयन ऑक्सीजन युक्त एसिड अवशेष हैं:

कैथोड: 2Н + + 2e - = एच 2 |∙2

एनोड: 2H 2 O - 4e - = O 2 + 4H + |∙1

4H + + 2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 + 4H +

समीकरण के बाएँ और दाएँ और बाएँ पक्षों में हाइड्रोजन आयनों को कम करके, हम सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए समीकरण प्राप्त करते हैं:

2एच 2 ओ \u003d 2एच 2 + ओ 2

जैसा कि देखा जा सकता है, सल्फ्यूरिक एसिड के जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में कम हो जाता है।

उदाहरण #6

सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान कैथोड और एनोड पर होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ सामान्य इलेक्ट्रोलिसिस समीकरण के लिए समीकरण लिखें।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड का पृथक्करण:

NaOH = Na + + OH -

कैथोड पर केवल पानी के अणु कम हो जाएंगे, क्योंकि सोडियम एक अत्यधिक सक्रिय धातु है, और एनोड पर केवल हाइड्रॉक्साइड आयन हैं:

कैथोड: 2H 2 O + 2e - = 2OH - + H 2 |∙2

एनोड: 4OH - -4e - = O 2 + 2H 2 O |∙1

4H 2 O + 4OH - \u003d 4OH - + 2H 2 + O 2 + 2H 2 O

आइए हम बाएं और दाएं और 4 हाइड्रॉक्साइड आयनों पर दो पानी के अणुओं को कम करें, और हम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि, सल्फ्यूरिक एसिड के मामले में, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में कम हो जाता है।