Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 4372
2025-07-17 
Напишите уравнение электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора $Na_{2}SO_{4}$ (условия стандартные). Анод – графит, рН = 7.
Решение:
Исходная система:
$Na_{2}SO_{4} \rightarrow 2Na^{+} + SO_{4}^{2-}$;
$H_{2}O \rightleftharpoons H^{+} + OH^{-}$, $K_{B} = 10^{-14}$ (концентрация ионов $H^{+}$ и $OH^{-}$ в растворе ничтожно мала, поэтому ею можно пренебречь); pH=7.
Процессы на катоде:
1) $Na^{+} + e^{-} \rightarrow Na$, $E_{1} \approx E^{ \circ }_{Na^{+}/Na} \approx -2,714$ В;
2) $2H_{2}O + 2e^{-} \rightarrow H_{2}\uparrow + 2OH^{-}$, $E_{2} = E^{ \circ }_{2H^{+}/H_{2}} = -0,413$ В;
$E_{2} > E_{1}$. Следовательно, реализуется второй процесс (выделение водорода).
Процессы на аноде:
3) $SO_{4}^{2-} - 2e^{-} \rightarrow$ —, $E_{3} > 2,5$ В;
4) $2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow O_{2}\uparrow + 4H^{+}$, $E_{4} \approx E^{ \circ }_{O_{2}/H_{2}O} = 0,814$ В;
$E_{4} < E_{3}$. Следовательно, реализуется четвертый процесс (выделение кислорода).
В рассматриваемом случае электролитическое окисление воды является энергетически наиболее выгодным процессом, так как окисление кислородсодержащих анионов происходит при очень высоких потенциалах.
Суммарное уравнение процесса – (2)+(4):
$4H_{2}O + 4e^{-} - 2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow 2H_{2}\uparrow + 4OH^{-} + O_{2}\uparrow + 4H^{+}$
или
$2H_{2}O \xrightarrow{\text{электролиз}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow$.
Таким образом, при электролизе водных растворов, несмотря на наличие в растворе ионов $Na^{+}$ и $SO_{4}^{2-}$, на катоде выделяется водород, а на аноде кислород, что является энергетически наиболее выгодно.
Напишите уравнение электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора $Na_{2}SO_{4}$ (условия стандартные). Анод – графит, рН = 7.
Решение:
Исходная система:
$Na_{2}SO_{4} \rightarrow 2Na^{+} + SO_{4}^{2-}$;
$H_{2}O \rightleftharpoons H^{+} + OH^{-}$, $K_{B} = 10^{-14}$ (концентрация ионов $H^{+}$ и $OH^{-}$ в растворе ничтожно мала, поэтому ею можно пренебречь); pH=7.
Процессы на катоде:
1) $Na^{+} + e^{-} \rightarrow Na$, $E_{1} \approx E^{ \circ }_{Na^{+}/Na} \approx -2,714$ В;
2) $2H_{2}O + 2e^{-} \rightarrow H_{2}\uparrow + 2OH^{-}$, $E_{2} = E^{ \circ }_{2H^{+}/H_{2}} = -0,413$ В;
$E_{2} > E_{1}$. Следовательно, реализуется второй процесс (выделение водорода).
Процессы на аноде:
3) $SO_{4}^{2-} - 2e^{-} \rightarrow$ —, $E_{3} > 2,5$ В;
4) $2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow O_{2}\uparrow + 4H^{+}$, $E_{4} \approx E^{ \circ }_{O_{2}/H_{2}O} = 0,814$ В;
$E_{4} < E_{3}$. Следовательно, реализуется четвертый процесс (выделение кислорода).
В рассматриваемом случае электролитическое окисление воды является энергетически наиболее выгодным процессом, так как окисление кислородсодержащих анионов происходит при очень высоких потенциалах.
Суммарное уравнение процесса – (2)+(4):
$4H_{2}O + 4e^{-} - 2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow 2H_{2}\uparrow + 4OH^{-} + O_{2}\uparrow + 4H^{+}$
или
$2H_{2}O \xrightarrow{\text{электролиз}} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow$.
Таким образом, при электролизе водных растворов, несмотря на наличие в растворе ионов $Na^{+}$ и $SO_{4}^{2-}$, на катоде выделяется водород, а на аноде кислород, что является энергетически наиболее выгодно.
