§ 45.1. Получение металлов электролизом водных растворов солей
Процессы на аноде
На аноде протекают процессы окисления компонентов электролита. В процессе окисления может участвовать и материал самого анода. Различают процессы электролиза в растворах с активным и инертным анодами.
Инертные аноды не окисляются под действием электрического тока и не реагируют с веществами раствора. При электролизе они служат лишь передатчиками электронов. Инертными являются электроды из графита, платины, платинированного титана.
К активным относятся аноды, изготовленные из Сu, Ag, Fe, Ni, Sn, Zn. Металл активных анодов в процессе электролиза разрушается и переходит в раствор в виде ионов. Активные аноды обычно применяют в промышленности при получении покрытий путём электрохимического восстановления металлов из растворов, поскольку растворение металлического анода в процессе электролиза восполняет убыль ионов восстанавливаемого металла из электролита. При этом они обеспечивают постоянство состава раствора, скорости процесса электролиза, состава и свойств получаемых металлических покрытий.
Рассмотрим подробнее процессы, протекающие при электролизе растворов на инертных анодах. Можно выделить следующие закономерности (табл. 31.1):
• в растворах бескислородных кислот и их солей (кроме HF и фторидов) на аноде окисляются анионы, например:
2Cl– – 2e– = Cl2↑;
• в растворах кислородсодержащих кислот и их солей в случае максимальной степени окисления атомов неметалла в анионе (,
) окисляются атомы кислорода в молекулах воды с выделением газообразного кислорода:
2Н2О – 4е– = О2↑ + 4Н+;
• в растворах кислородсодержащих кислот и их солей, в анионах которых содержатся атомы неметалла в промежуточной степени окисления (,
), окисляются именно эти атомы в составе анионов, например:
– 2e– + 2OH– =
+ H2O.
Таблица 31.1. Способность к окислению на аноде анионов при электролизе водных растворов солей
| Анионы кислородсодержащих кислот и фторид-ион | Анионы бескислородных кислот |
| Cl−, Br−, I−, S2− | |
|
В водном растворе не окисляются; окислению подвергаются молекулы воды с выделением кислорода: 2Н2О – 4е– = О2↑+ 4Н+ |
В водном растворе легко окисляются, например: 2Cl– – 2e– = Cl2↑ |
В специально созданных условиях в водных растворах может идти процесс окисления и кислородсодержащих анионов с максимальной степенью окисления неметалла. Например, электролизом концентрированного раствора гидросульфата калия получают сильный окислитель — пероксодисульфат калия:
2KHSO4 K2S2O8 + H2↑.