§ 45.1. Получение металлов электролизом водных растворов солей
Процессы на катоде
Способность металлов восстанавливаться на катоде при электролизе водного раствора солей определяется положением металла в ряду активности.
Катионы металлов в левой части ряда активности, заканчивая алюминием (Li+, Na+, K+, ... Аl3+), при электролизе не восстанавливаются. Вместо них восстанавливается водород из молекул воды:
2Н2О + 2е– = Н2↑ + 2ОН–.
Катионы металлов, расположенных в ряду активности правее водорода (Cu2+, Ag+, Hg2+, Pt2+, Au3+), при электролизе восстанавливаются на катоде до металла:
Cu2+ + 2е– = Cu0;
Au3+ + 3е– = Au0.
Этот процесс доминирует, но если электролит имеет сильно кислую среду, то одновременно с ионами металла могут восстанавливаться ионы водорода:
2H+ + 2е– = Н2↑.
Катионы металлов, расположенных в ряду активности между алюминием и водородом (Mn2+, Zn2+, Сr3+, Fe2+, ... Pb), при электролизе восстанавливаются на катоде одновременно с водородом из воды:
Ni2+ + 2e– = Ni0;
2Н2О + 2е– = Н2↑ + 2ОН–.
При электролизе водных растворов солей металлов следует учитывать возможность протекания процессов гидролиза, который ускоряется в результате образования гидроксид-ионов в электролите вблизи катода. В результате на поверхности катода могут образовываться нерастворимые основные соли и основания:
2Cu2+ + + 2ОН– → (CuOH)2SO4;
Ni2+ + 2OH– → Ni(OH)2.
Электропроводность электрода уменьшается, и процесс электролиза замедляется или прекращается. Один из способов борьбы с таким явлением — подкисление электролитов.