При электролизе водных растворов необходимо учитывать возможность участия молекул воды и продуктов ее диссоциации – ионов H+ и ОН- в реакциях, протекающих на электродах. В растворе имеются: MnCl2 → Mn2+ + 2Cl– Ni(NO3)2 → Ni2+ + 2NO3– Н2О ⇆ Н+ + ОН–
На катоде К(–) могут происходить процессы: Mn2+ + 2ē → Mn , φ° = – 1,19 В Ni2+ + 2ē → Ni, φ° = – 0,25 В - более сильный окислитель 2Н2О + 2ē → Н2↑ + 2ОН–, φ(рН=7) = – 0,41 В
На аноде А(+) могут происходить процессы: 2Cl– – 2ē → Cl2↑, φ° = 1,36 В - более сильный восстановитель 2Н2О – 4ē → О2↑ + 4Н+, φ(рН=7) = + 0,815 В + Δφ (до +1,5В)
Поэтому на катоде восстанавливаются катионы никеля, а на аноде – анионы хлора: Катодный процесс: Ni2+ + 2ē → Ni Анодный процесс: 2Cl– – 2ē → Cl2↑
Чтобы определить, в каком направлении протекает реакция, записываем две полуреакции ВОССТАНОВЛЕНИЯ и стандартные электродные потенциалы для них. SO4(2-) + 2H(+) + 2e = SO3(2-) + H2O φо (SO4(2-)/SO3(2-)) = - 0,90 В MnO4(-) + 2H2O + 3e = MnO2 + 4OH(-) φо (MnO4(-)/MnO2) = + 0,60 В В приведенном тобой уравнении прямой реакции окислителем является сульфат- ион SO4(2-), а восстановителем – оксид марганца (IV). Посчитаем стандартную ЭДС прямой реакции. ЭДСо (прямой реакции) = φо (окислителя) – φо (восстановителя) = φо (SO4(2-)/SO3(2-)) – φо (MnO4(-)/MnO2) = – 0,9 – 0,6 = – 1,5 В < 0 – реакция в прямом направлении невозможна. При протекании обратной реакции окислителем будет перманганат калия, а восстановителем – сульфит-ион SO3(2-). Стандартная ЭДС обратной реакции ЭДСо (обратной реакции) = φо (окислителя) – φо (восстановителя) = φо (MnO4(-)/MnO2) - φо (SO4(2-)/SO3(2-)) = + 0,6 – (- 0,9) = + 1,5 В > 0 – реакция будет протекать самопроизвольно. Итак, прямая реакция невозможна, и в растворе будет протекать обратная реакция.
Можно рассуждать по-другому. Окислителем в реакции становится та окислительно-восстановительная система, которая имеет больший стандартный электродный потенциал восстановления. Поскольку φо (MnO4(-)/MnO2) > φо (SO4(2-)/SO3(2-)), то окислителем будет ион MnO4(-), поскольку обладает большей окислительной чем ион SO4(2-). Следовательно, в растворе будет протекать реакция окисления перманганатом калия сульфит-иона SO3(-). 2KMnO4 + 3K2SO3 + H2O → 2MnO2 + 2KOH + 3K2SO4
Приведенный тобой стандартный электродный потенциал восстановления иона SO4(2-) не соответствуют действительности.
0,0(0 оценок)
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota
Оформи подписку
