Химия. 11 класс

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.