Какие свойства может проявлять пероксид водорода в окислительно
ПЕРОКСИД ВОДОРОДА
или перекись водорода – соединение состава $H_2O_2$, в котором присутствует пероксидная группа $(-О-О-)^{-2}$. Формально у каждого атома кислорода в этом соединении степень окисления -1, поэтому обычно степени окисления в молекуле расставляют следующим образом: $H_2^{+1}O_2^{-1}$.
Строение и физические свойства
Строение молекулы следующее:
Вследствие своей несимметричности молекула является полярной, неограниченно растворяется в воде, спирте и эфире. Имеет высокую вязкость, так как способна образовывать развитую систему водородных связей.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА пероксида водорода
Пероксид водорода представляет собой почти бесцветную (бледно-голубую) вязкую жидкость. Чистый пероксид водорода крайне неустойчив, он обладает способностью к самопроизвольному разложению со взрывом. Неограниченно смешивается с водой, в продажу поступает в виде 30-40%-ного раствора, который называется “пергидроль”. Для медицинского применения реализуется раствор с массовой долей пероксида водорода 3%.
В таблице представлены некоторые характеристики пероксида водорода:
| $T_{плав}$ | −0,432 °C |
| $T_{кип}$ | 150,2 °C |
| Плотность | 1,448 г/см$^3$ |
| Цвет | нет |
| Запах | специфический |
| Вкус | “металлический” |
ПОЛУЧЕНИЕ пероксида водорода
В промышленности пероксид водорода изначально получали электролизом серной кислоты или раствора сульфата аммония в серной кислоте. В результате этого процесса образуется надсерная кислота $H_2S_2O_8$, гидролиз которой приводит к образованию пероксида и серной кислоты:
$H_2S_2O_8 + 2H_2O rightarrow H_2O_2 + 2H_2SO_4$
Впоследствии был разработан так называемый “антрахиноновый процесс”; в этом процессе формально идет окисление водорода кислородом воздуха с катализом алкилпроизводными антрахинона.
2-этилантрахинон растворяют в смеси эфира и углеводорода (или спирта и углеводорода) и восстанавливают водородом на катализаторе (никеле Ренея или палладии). В результате происходит образование хинола, массовое содержание пероксида водорода в смеси продуктов достигает порядка 1%. По окончании процесса катализатор отделяют, производят разделение продуктов. Хинол снова окисляют до 2-этилантрахинона, а $H_2O_2$ концентрируют перегонкой при пониженном давлении.
Пероксид водорода также может быть получен каталитическим окислением изопропилового спирта:
$(CH_3)_2CH-OH + O_2 rightarrow (CH_3)C=O + H_2O_2$
В лаборатории для получения пероксида водорода используют реакцию взаимодействия пероксида бария с соляной кислотой:
$BaO_2 + 2HCl rightarrow BaCl_2 + H_2O_2$
Образующийся хлорид бария осаждают в виде сульфата:
$Ba^{2+} + SO_4^{2-} rightarrow BaSO_4downarrow$
Часто в различных источниках можно обнаружить информацию о том, что получение пероксида водорода в лаборатории проводят путём обработки пероксида бария серной кислотой:
$BaO_2 + H_2SO_4 rightarrow BaSO_4downarrow + H_2O_2$
Однако на практике данный метод не используется. Причина состоит в том, что осадок сульфата бария образуется прямо на зёрнах пероксида бария, в результате реагент как бы покрывается “коркой” из нерастворимого продукта, что сильно замедляет реакцию и существенно снижает выход продукта.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА
а) Кислотно-основные свойства
Пероксид водорода проявляет слабые кислотные свойства ($K_a = 1.78 cdot 10^{-12}$) и диссоциирует по двум ступеням:
$H_2O_2 leftrightarrow H^+ + OOH^-$
$ OOH^- leftrightarrow H^+ + O_2^{2-}$
Пероксид водорода является чуть более сильной кислотой, чем вода. Пероксиды металлов и аммония можно рассматривать как “соли” этой слабой кислоты. В присутствии щёлочи кислотно-основное равновесие в растворе смещается в сторону образования гидропероксид-ионов $OOH^-$.
Так как в водных растворах $H_2O_2$ ведет себя как очень слабая кислота, реакцию взаимодействия, например, гидроксида бария с пероксидом водорода, приводящую к образованию пероксида бария $BaO_2$, можно рассматривать как реакцию нейтрализации:
$Ba(OH)_2 + H_2O_2 = BaO_2 + 2H_2O$
б) Окислительно-восстановительные свойства
В окислительно-восстановительных реакциях пероксид водорода может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, в зависимости от условий. Это связано с тем, что оба атома кислорода в молекуле $H_2O_2$ находятся в промежуточной степени окисления -1. Стоит отметить, однако, что наиболее характерными для пероксида водорода являются окислительные свойства. Восстановителем пероксид водорода может быть только в реакциях с сильными окислителями.
Принимая электрон на внешний уровень (выступая в качестве окислителя), кислород переходит в степень окисления -2:
$H_2O_2 + 2KI + H_2SO_4 = I_2 downarrow + K_2SO_4 + 2H_2O$
$H_2O_2 + Na_2SO_3 = Na_2SO_4 + H_2O$
$Mn(OH)_2 + H_2O_2 = MnO_2 + 2H_2O$
$PbS + 4H_2O_2 = PbSO_4 + 4H_2O$
$H_2O_2 + SO_2 = H_2SO_4$
$H_2O_2 + KNO_2 = KNO_3 + H_2O$
$H_2O_2 + 2HCl + 2FeCl_2 = 2H_2O + 2FeCl_3$
$H_2O_2 + 2HI = 2H_2O + I_2downarrow$
$3H_2O_2 + 10NaOH + 2CrCl_3 = 8H_2O + 6NaCl + 2Na_2CrO_4$
$5H_2O_2 + I_2 = 4H_2O + 2HIO_3$
$H_2O_2 + H_2SO_4 + 2FeSO_4 = 2H_2O + Fe_2(SO_4)_3$
$3H_2O_2 + 2KOH + 2K[Cr(OH)_4] = 8H_2O + 2K_2CrO_4$
$4H_2O_2 + H_2S = H_2SO_4 + 4H_2O$
$H_2O_2 + H_2SO_4 + Cu = CuSO_4 + 2H_2O$
$4H_2O_2 + ZnS = 4H_2O + ZnSO_4$
$3H_2O_2 + 2NH_3 = 6H_2O + N_2uparrow$
Отдавая электрон, $O^{-1}$ переходит в степень окисления 0, превращаясь в молекулярный кислород $O_2$ и проявляя восстановительные свойства, например:
$2KMnO_4 + 5H_2O_2 + 3H_2SO_4 = 5O_2 uparrow + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 8H_2O $
$Cl_2 + H_2O_2 + 2NaOH = 2NaCl + 2H_2O + O_2uparrow$
$2AgNO_3 + H_2O_2 = 2Ag + O_2uparrow + 2HNO_3$
$KIO_4 + H_2O_2 = KIO_3 + H_2O + O_2uparrow$
$3H_2O_2 + 6NaOH + 2AuCl_3 = 6H_2O + 3O_2uparrow + 6NaCl$
$5H_2O_2 + 2HIO_3 = 6H_2O + 5O_2uparrow + I_2downarrow$
$H_2O_2 + Fe = O_2uparrow + H_2Fe$
$3H_2O_2 + K_2Cr_2O_7 + 4H_2SO_4 = Cr_2(SO_4)_3 + K_2SO_4 + 3O_2uparrow + 7H_2O$
$H_2O_2 + Ag_2O = 2Agdownarrow + O_2uparrow + H_2O$
$2H_2O_2 +Ca(ClO)_2 = CaCl_2 + 2O_2uparrow + 2H_2O$
$H_2O_2 + 2KMnO_4 = 2MnO_2downarrow + 2O_2uparrow + 2KOH$
$H_2O_2 + 2AgNO_3 + 2NaOH = 2 NaNO_3 + 2Agdownarrow + O_2uparrow + 2H_2O$
$H_2O_2 + HClO = H_2O + HCl + O_2uparrow$
$H_2O_2 + Cl_2 = 2HCl + O_2uparrow$
Полезно сравнить потенциалы полуреакций с участием пероксида водорода в кислой и щелочной среде:
| Окислитель | Восстановитель | ||
| Полуреакция | $E^circ$, В | Полуреакция | $E^circ$, В |
| $H_2O_2 + 2H^+ + 2 bar{e} = 2H_2O$ | +1,776 | $O_2+ 2H^+ + 2bar{e} = H_2O_2$ | +0,695 |
| $H_2O_2 + 2 bar{e} = 2OH^-$ | +0,88 | $O_2 + 2H_2O + 2bar{e} = H_2O_2 + 2OH^-$ | -0,146 |
Из приведённых в таблице данных можно сделать вывод о том, что как окислитель пероксид водорода сильнее в кислой среде, а как восстановитель – в щелочной.
УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ
Пероксид водорода хранят вдали от солнечного света в закрытой тёмной посуде (преимущественно пластиковой) с добавлением ингибиторов разложения, при транспортировке избегают встряхиваний и других механических воздействий, поскольку все эти факторы приводят к разложению перекиси водорода.
МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ
Работая в лаборатории с концентрированным раствором пероксида водорода, соблюдайте меры предосторожности по работе с сильными окислителями. Перекись водорода при попадании на кожу и слизистые вызывает сильные ожоги. В высоких концентрациях недостаточно чистый пероксид водорода может быть взрывоопасен.
Реакция разложения пероксида водорода:
$2H_2O_2 xrightarrow []{kat} 2H_2O + O_2uparrow$
катализируется некоторыми металлами ($Pt, Ag$), диоксидом марганца $MnO_2$, добавлением следовых количеств щёлочи или пыли. Особую осторожность следует проявлять при работе с очень концентрированными растворами пероксида водорода или с чистым $H_2O_2$: все операции проводят в “беспылевых” условиях и в отсутствие ионов металлов.
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА
Пероксид водорода находит широкое применение во многих областях.
В промышленности его используют в качестве отбеливателя в текстильном и кожевенном производстве и при изготовлении бумаги, в качестве пенообразователя при производстве пористых материалов, в производстве дезинфицирующих и отбеливающих средств. Благодаря окислительным свойствам перекись водорода используется как ракетное топливо.
Применяется в аналитической химии и в катализе, а также для синтеза высокоэффективных отбеливающих агентов (пероксоборатов, пероксокарбонатов). В органическом синтезе пероксид водорода применяют для получения эпоксидов, пропиленоксида и капролактонов для стабилизаторов поливинилхлорида и полиуретанов. Органические пероксосоединения, применяемые в качестве вулканизаторов, отвердителей, инициаторов процессов полимеризации, также получают с использованием пероксида водорода. В качестве эффективного окислителя $H_2O_2$ выступает в синтезе особо чистых реактивов – гидрохинона, фармацевтических препаратов и пищевых продуктов.
Разбавленные растворы пероксида водорода применяются в медицине для обеззараживания небольших поверхностных ран, поскольку он обеспечивает очищение и обладает антисептическими свойствами. В пищевой промышленности он используется для дезинфекции технологических поверхностей оборудования и упаковки. Кроме того, его применяют для обесцвечивания волос, отбеливания зубов. 3%-ный раствор пероксида водорода используется в аквариумистике для оживления задохнувшихся рыб, очистки аквариумов от нежелательной флоры.
Источник
Ñ. Ò. Æóêîâ Õèìèÿ-10/11êëàññ
18. Îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûå ðåàêöèè (ïðîäîëæåíèå 1)
18.5. ÎÂÐ ïåðîêñèäà âîäîðîäà
 ìîëåêóëàõ ïåðîêñèäà âîäîðîäà H2O2
àòîìû êèñëîðîäà íàõîäÿòñÿ â ñòåïåíè îêèñëåíèÿ
I. Ýòî ïðîìåæóòî÷íàÿ è íå ñàìàÿ óñòîé÷èâàÿ
ñòåïåíü îêèñëåíèÿ àòîìîâ ýòîãî ýëåìåíòà, ïîýòîìó
ïåðîêñèä âîäîðîäà ïðîÿâëÿåò è îêèñëèòåëüíûå, è
âîññòàíîâèòåëüíûå ñâîéñòâà.
Îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíàÿ àêòèâíîñòü
ýòîãî âåùåñòâà çàâèñèò îò êîíöåíòðàöèè.  îáû÷íî
èñïîëüçóåìûõ ðàñòâîðàõ ñ ìàññîâîé äîëåé 20 %
ïåðîêñèä âîäîðîäà äîâîëüíî ñèëüíûé îêèñëèòåëü, â
ðàçáàâëåííûõ ðàñòâîðàõ åãî îêèñëèòåëüíàÿ
àêòèâíîñòü ñíèæàåòñÿ. Âîññòàíîâèòåëüíûå
ñâîéñòâà äëÿ ïåðîêñèäà âîäîðîäà ìåíåå
õàðàêòåðíû, ÷åì îêèñëèòåëüíûå, è òàêæå çàâèñÿò îò
êîíöåíòðàöèè.
Ïåðîêñèä âîäîðîäà î÷åíü ñëàáàÿ êèñëîòà (ñì.
ïðèëîæåíèå 13), ïîýòîìó â ñèëüíîùåëî÷íûõ
ðàñòâîðàõ åãî ìîëåêóëû ïðåâðàùàþòñÿ
ãèäðîïåðîêñèä-èîíû.
 çàâèñèìîñòè îò ðåàêöèè ñðåäû è îò òîãî,
îêèñëèòåëåì èëè âîññòàíîâèòåëåì ÿâëÿåòñÿ
ïåðîêñèä âîäîðîäà â äàííîé ðåàêöèè, ïðîäóêòû
îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
áóäóò ðàçíûìè. Óðàâíåíèÿ ïîëóðåàêöèé äëÿ âñåõ
ýòèõ ñëó÷àåâ ïðèâåäåíû â òàáëèöå 1.
Òàáëèöà 1
Óðàâíåíèÿ
îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûõ ïîëóðåàêöèé H2O2
â ðàñòâîðàõ
Ðàññìîòðèì ïðèìåðû ÎÂÐ ñ ó÷àñòèåì ïåðîêñèäà
âîäîðîäà.
Ïðèìåð 1. Ñîñòàâüòå óðàâíåíèå ðåàêöèè,
ïðîòåêàþùåé ïðè äîáàâëåíèè ðàñòâîðà éîäèäà
êàëèÿ ê ðàñòâîðó ïåðîêñèäà âîäîðîäà,
ïîäêèñëåííîìó ñåðíîé êèñëîòîé.
H2O2 + 2H3O +2I =
4H2O + I2
H2O2 + H2SO4 + 2KI = 2H2O + I2+ K2SO4
Ïðèìåð 2. Ñîñòàâüòå óðàâíåíèå ðåàêöèè ìåæäó
ïåðìàíãàíàòîì êàëèÿ è ïåðîêñèäîì âîäîðîäà â
âîäíîì ðàñòâîðå, ïîäêèñëåííîì ñåðíîé êèñëîòîé.
2MnO4
+ 6H3O+ + 5H2O2 = 2Mn2 + 14H2O + 5O2
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 = 2MnSO4
+ 8H2O + 5O2+ K2SO4
Ïðèìåð 3. Ñîñòàâüòå óðàâíåíèå ðåàêöèè ïåðîêñèäà
âîäîðîäà ñ éîäèäîì íàòðèÿ â ðàñòâîðå â
ïðèñóòñòâèè ãèäðîêñèäà íàòðèÿ.
3HO2 +
I = 3OH + IO3
3NaHO2 + NaI = 3NaOH + NaIO3
Áåç ó÷åòà ðåàêöèè íåéòðàëèçàöèè ìåæäó
ãèäðîêñèäîì íàòðèÿ è ïåðîêñèäîì âîäîðîäà ýòî
óðàâíåíèå ÷àñòî çàïèñûâàþò òàê:
3H2O2 + NaI = 3H2O + NaIO3
(â ïðèñóòñòâèè NaOH)
Ýòî æå óðàâíåíèå ïîëó÷èòñÿ, åñëè ñðàçó (íà
ñòàäèè ñîñòàâëåíèÿ áàëàíñà) íå ïðèíèìàòü âî
âíèìàíèå îáðàçîâàíèå ãèäðîïåðîêñèä-èîíîâ.
Ïðèìåð 4. Ñîñòàâüòå óðàâíåíèå ðåàêöèè,
ïðîòåêàþùåé ïðè äîáàâëåíèè äèîêñèäà ñâèíöà ê
ðàñòâîðó ïåðîêñèäà âîäîðîäà â ïðèñóòñòâèè
ãèäðîêñèäà êàëèÿ.
Äèîêñèä ñâèíöà PbO2 î÷åíü ñèëüíûé
îêèñëèòåëü, îñîáåííî â êèñëîòíîé ñðåäå.
Âîññòàíàâëèâàÿñü â ýòèõ óñëîâèÿõ, îí îáðàçóåò
èîíû Pb2.  ùåëî÷íîé
ñðåäå ïðè âîññòàíîâëåíèè PbO2 îáðàçóþòñÿ
èîíû [Pb(OH)3].
PbO2 + H2O + HO2 = [Pb(OH)3]
+ O2
Áåç ó÷åòà îáðàçîâàíèÿ ãèäðîïåðîêñèä-èîíîâ
óðàâíåíèå çàïèñûâàåòñÿ òàê:
PbO2 + H2O2 + OH = [Pb(OH)3] + O2+ 2H2O
Åñëè ïî óñëîâèþ çàäàíèÿ äîáàâëÿåìûé ðàñòâîð
ïåðîêñèäà âîäîðîäà áûë ùåëî÷íûì, òî ìîëåêóëÿðíîå
óðàâíåíèå ñëåäóåò çàïèñûâàòü òàê:
PbO2 + H2O + KHO2 = K[Pb(OH)3]
+ O2
Åñëè æå â ðåàêöèîííóþ ñìåñü, ñîäåðæàùóþ ùåëî÷ü,
äîáàâëÿåòñÿ íåéòðàëüíûé ðàñòâîð ïåðîêñèäà
âîäîðîäà, òî ìîëåêóëÿðíîå óðàâíåíèå ìîæåò áûòü
çàïèñàíî è áåç ó÷åòà îáðàçîâàíèÿ ãèäðîïåðîêñèäà
êàëèÿ:
PbO2 + KOH + H2O2 = K[Pb(OH)3]
+ O2
18.6. ÎÂÐ äèñìóòàöèè è
âíóòðèìîëåêóëÿðíûå ÎÂÐ
Ñðåäè îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûõ ðåàêöèé
âûäåëÿþò ðåàêöèè äèñìóòàöèè (äèñïðîïîðöèîíèðîâàíèÿ,
ñàìîîêèñëåíèÿ-ñàìîâîññòàíîâëåíèÿ).
Ðåàêöèè äèñìóòàöèè ÎÂÐ, â êîòîðûõ
÷àñòü àòîìîâ îäíîãî è òîãî æå ýëåìåíòà â îäíîé è
òîé æå ñòåïåíè îêèñëåíèÿ âîññòàíàâëèâàåòñÿ, à
÷àñòü îêèñëÿåòñÿ.
Ïðèìåðîì èçâåñòíîé âàì ðåàêöèè äèñìóòàöèè
ÿâëÿåòñÿ ðåàêöèÿ õëîðà ñ âîäîé:
Cl2 + H2O HCl + HClO
 ýòîé ðåàêöèè ïîëîâèíà àòîìîâ õëîðà(0)
îêèñëÿåòñÿ äî ñòåïåíè îêèñëåíèÿ +I, à âòîðàÿ
ïîëîâèíà âîññòàíàâëèâàåòñÿ äî ñòåïåíè îêèñëåíèÿ
I:
Ñîñòàâèì ìåòîäîì ýëåêòðîííî-èîííîãî áàëàíñà
óðàâíåíèå àíàëîãè÷íîé ðåàêöèè, ïðîòåêàþùåé ïðè
ïðîïóñêàíèè õëîðà ÷åðåç õîëîäíûé ðàñòâîð ùåëî÷è,
íàïðèìåð KOH:
2Cl2 + 4OH
= 2Cl + 2ClO+ 2H2O
Âñå êîýôôèöèåíòû â ýòîì óðàâíåíèè èìåþò îáùèé
äåëèòåëü, ñëåäîâàòåëüíî:
Cl2 + 2OH
= Cl + ClO + H2O
Cl2 + 2KOH = KCl + KClO + H2O
Äèñìóòàöèÿ õëîðà â ãîðÿ÷åì ðàñòâîðå ïðîòåêàåò
íåñêîëüêî èíà÷å:
| 5 | 10 | Cl2 + 2e = 2Cl |
| 1 | 2 | Cl2 + 12OH 10e = 2ClO3 + 6H2O |
3Cl2 + 6OH
= 5Cl + ClO3 + 3H2O
3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O
Áîëüøîå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå èìååò
äèñìóòàöèÿ äèîêñèäà àçîòà ïðè åãî ðåàêöèè c âîäîé
(à) è ñ ðàñòâîðàìè ùåëî÷åé (á):
| à) | 1 | NO2 + 3H2O e = NO3 + 2H3O | á) | 1 | NO2 + 2OH e = NO3 + H2O |
1 | NO2 + H2O + e = HNO2 + OH | 1 | NO2 + e = NO2 | ||
2NO2 + 2H2O | 2NO2 + 2OH = NO3 + NO2 + H2O | ||||
2NO2 + H2O | 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 | ||||
Ðåàêöèè äèñìóòàöèè ïðîòåêàþò íå òîëüêî â
ðàñòâîðàõ, íî è ïðè íàãðåâàíèè òâåðäûõ âåùåñòâ,
íàïðèìåð, õëîðàòà êàëèÿ:
4KClO3 = KCl + 3KClO4
| 1 | 2 | Cl+V + 6e = ClI |
| 3 | 6 | Cl+V 2e = Cl+VII |
Åùå îäèí òèï ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ ïðè
íàãðåâàíèè òâåðäûõ âåùåñòâ
âíóòðèìîëåêóëÿðíûå ÎÂÐ.
Âíóòðèìîëåêóëÿðíûå ÎÂÐ ÎÂÐ, â
êîòîðûõ àòîìû-îêèñëèòåëè è àòîìû-âîññòàíîâèòåëè
âõîäÿò â ñîñòàâ îäíîãî è òîãî æå âåùåñòâà.
Õàðàêòåðíûì è î÷åíü ýôôåêòíûì ïðèìåðîì
âíóòðèìîëåêóëÿðíîé ÎÂÐ ÿâëÿåòñÿ ðåàêöèÿ
òåðìè÷åñêîãî ðàçëîæåíèÿ äèõðîìàòà àììîíèÿ (NH4)2Cr2O7.
 ýòîì âåùåñòâå àòîìû àçîòà íàõîäÿòñÿ â ñâîåé
íèçøåé ñòåïåíè îêèñëåíèÿ (III), à àòîìû õðîìà â
âûñøåé (+VI). Ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ýòî
ñîåäèíåíèå âïîëíå óñòîé÷èâî, íî ïðè íàãðåâàíèè
èíòåíñèâíî ðàçëàãàåòñÿ. Ïðè ýòîì õðîì(VI)
ïåðåõîäèò â õðîì(III) íàèáîëåå óñòîé÷èâîå
ñîñòîÿíèå õðîìà, à àçîò(III) â àçîò(0) òàêæå
íàèáîëåå óñòîé÷èâîå ñîñòîÿíèå. Ñ ó÷åòîì ÷èñëà
àòîìîâ â ôîðìóëüíîé åäèíèöå óðàâíåíèÿ
ýëåêòðîííîãî áàëàíñà:
1 | 2Cr+VI + 6e = 2Cr+III |
1 | 2NIII 6e = N2, |
à ñàìî óðàâíåíèå ðåàêöèè:
(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3
+ N2
+ 4H2O .
Äðóãîé âàæíûé ïðèìåð âíóòðèìîëåêóëÿðíîé ÎÂÐ
òåðìè÷åñêîå ðàçëîæåíèå ïåðõëîðàòà êàëèÿ KClO4.
 ýòîé ðåàêöèè õëîð(VII), êàê è âñåãäà, êîãäà îí
âûñòóïàåò â ðîëè îêèñëèòåëÿ, ïåðåõîäèò â õëîð(I),
îêèñëÿÿ êèñëîðîä(II) äî ïðîñòîãî âåùåñòâà:
| 1 | 4 | Cl+VII + 8e = ClI |
| 2 | 8 | 2OII 4e = O2 |
è, ñëåäîâàòåëüíî, óðàâíåíèå ðåàêöèè
KClO4 = KCl + 2O2
Àíàëîãè÷íî ðàçëàãàåòñÿ ïðè íàãðåâàíèè è õëîðàò
êàëèÿ KClO3, åñëè ðàçëîæåíèå ïðîâîäèòü â
ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà (MnO2): 2KClO3 =
2KCl + 3O2
 îòñóòñòâèå êàòàëèçàòîðà ïðîòåêàåò ðåàêöèÿ
äèñìóòàöèè.
Ê ãðóïïå âíóòðèìîëåêóëÿðíûõ ÎÂÐ îòíîñÿòñÿ è
ðåàêöèè òåðìè÷åñêîãî ðàçëîæåíèÿ íèòðàòîâ.
Îáû÷íî ïðîöåññû, ïðîòåêàþùèå ïðè íàãðåâàíèè
íèòðàòîâ äîâîëüíî ñëîæíû, îñîáåííî â ñëó÷àå
êðèñòàëëîãèäðàòîâ. Åñëè â êðèñòàëëîãèäðàòå
ìîëåêóëû âîäû óäåðæèâàþòñÿ ñëàáî, òî ïðè ñëàáîì
íàãðåâàíèè ïðîèñõîäèò îáåçâîæèâàíèå íèòðàòà
[íàïðèìåð, LiNO3.3H2O è Ca(NO3)2 4H2O îáåçâîæèâàþòñÿ äî LiNO3
è Ca(NO3)2], åñëè æå âîäà ñâÿçàíà ïðî÷íåå
[êàê, íàïðèìåð, â Mg(NO3)2.6H2O è
Bi(NO3)3.5H2O], òî ïðîèñõîäÿò
ñâîåãî ðîäà ðåàêöèè ” âíóòðèìîëåêóëÿðíîãî
ãèäðîëèçà” ñ îáðàçîâàíèåì îñíîâíûõ ñîëåé
ãèäðîêñèä-íèòðàòîâ [Mg(NO3)OH è Bi(NO3)2OH],
êîòîðûå ïðè äàëüíåéøåì íàãðåâàíèè ìîãóò
ïåðåõîäèòü â îêñèä-íèòðàòû {[Be4(NO3)6O]
è [Bi6O6](NO3)6}, ïîñëåäíèå ïðè
áîëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðå ðàçëàãàþòñÿ äî
îêñèäîâ.
Áåçâîäíûå íèòðàòû ïðè íàãðåâàíèè ìîãóò
ðàçëàãàòüñÿ äî íèòðèòîâ (åñëè îíè ñóùåñòâóþò è
ïðè ýòîé òåìïåðàòóðå åùå óñòîé÷èâû), à íèòðèòû
äî îêñèäîâ. Åñëè íàãðåâàíèå ïðîâîäèòñÿ äî
äîñòàòî÷íî âûñîêîé òåìïåðàòóðû, èëè
ñîîòâåòñòâóþùèé îêñèä ìàëîóñòîé÷èâ (Ag2O, HgO),
òî ïðîäóêòîì òåðìè÷åñêîãî ðàçëîæåíèÿ ìîæåò áûòü
è ìåòàëë (Cu, Cd, Ag, Hg).
Íåñêîëüêî óïðîùåííàÿ ñõåìà òåðìè÷åñêîãî
ðàçëîæåíèÿ íèòðàòîâ ïîêàçàíà íà ðèñ. 5.
Ïðèìåðû ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïðåâðàùåíèé,
ïðîòåêàþùèõ ïðè íàãðåâàíèè íåêîòîðûõ íèòðàòîâ
(òåìïåðàòóðû ïðèâåäåíû â ãðàäóñàõ Öåëüñèÿ):
KNO3 KNO2 K2O;
Ca(NO3)2.4H2O Ca(NO3)2 Ca(NO2)2
CaO;
Mg(NO3)2.6H2O Mg(NO3)(OH) MgO;
Cu(NO3)2.6H2O Cu(NO3)2 CuO Cu2O Cu;
Bi(NO3)3.5H2O Bi(NO3)2(OH) Bi(NO3)(OH)2 [Bi6O6](NO3)6 Bi2O3.
Íåñìîòðÿ íà ñëîæíîñòü ïðîèñõîäÿùèõ ïðîöåññîâ,
ïðè îòâåòå íà âîïðîñ, ÷òî ïîëó÷èòñÿ ïðè ”
ïðîêàëèâàíèè” (òî åñòü ïðè òåìïåðàòóðå 400 500 oÑ)
ñîîòâåòñòâóþùåãî áåçâîäíîãî íèòðàòà, îáû÷íî
ðóêîâîäñòâóþòñÿ ñëåäóþùèìè ïðåäåëüíî
óïðîùåííûìè ïðàâèëàìè:
1) íèòðàòû íàèáîëåå àêòèâíûõ ìåòàëëîâ (â ðÿäó
íàïðÿæåíèé ëåâåå ìàãíèÿ) ðàçëàãàþòñÿ äî
íèòðèòîâ;
2) íèòðàòû ìåíåå àêòèâíûõ ìåòàëëîâ (â ðÿäó
íàïðÿæåíèé îò ìàãíèÿ äî ìåäè) ðàçëàãàþòñÿ äî
îêñèäîâ;
3) íèòðàòû íàèìåíåå àêòèâíûõ ìåòàëëîâ (â ðÿäó
íàïðÿæåíèé ïðàâåå ìåäè) ðàçëàãàþòñÿ äî
ìåòàëëà.
Èñïîëüçóÿ ýòè ïðàâèëà, ñëåäóåò ïîìíèòü, ÷òî â
òàêèõ óñëîâèÿõ
LiNO3 ðàçëàãàåòñÿ äî îêñèäà,
Be(NO3)2 ðàçëàãàåòñÿ äî îêñèäà ïðè áîëåå
âûñîêîé òåìïåðàòóðå,
èç Ni(NO3)2 ïîìèìî NiO ìîæåò ïîëó÷èòüñÿ è
Ni(NO2)2,
Mn(NO3)2 ðàçëàãàåòñÿ äî Mn2O3,
Fe(NO3)2 ðàçëàãàåòñÿ äî Fe2O3;
èç Hg(NO3)2 êðîìå ðòóòè ìîæåò ïîëó÷èòüñÿ
è åå îêñèä.
Ðàññìîòðèì òèïè÷íûå ïðèìåðû ðåàêöèé,
îòíîñÿùèõñÿ ê ýòèì òðåì òèïàì:
KNO3 KNO2 + O2
2KNO3 = 2KNO2 + O2 | Zn(NO3)2 ZnO + NO2+ O2
2Zn(NO3)2 = 2ZnO + 4NO2+ O2 | AgNO3 Ag + NO2 + O2
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2 |
18.7.
Îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûå ðåàêöèè
êîíìóòàöèè
ÎÂÐ êîíìóòàöèè ÎÂÐ, â êîòîðûõ
ïðîèñõîäèò âûðàâíèâàíèå ñòåïåíè îêèñëåíèÿ
àòîìîâ îäíîãî è òîãî æå ýëåìåíòà, íàõîäèâøèõñÿ äî
ðåàêöèè â ðàçíûõ ñòåïåíÿõ îêèñëåíèÿ.
Ýòè ðåàêöèè ìîãóò áûòü êàê ìåæìîëåêóëÿðíûìè,
òàê è âíóòðèìîëåêóëÿðíûìè. Íàïðèìåð,
âíóòðèìîëåêóëÿðíûå ÎÂÐ, ïðîòåêàþùèå ïðè
òåðìè÷åñêîì ðàçëîæåíèè íèòðàòà è íèòðèòà
àììîíèÿ, îòíîñÿòñÿ ê ðåàêöèÿì êîíìóòàöèè, òàê êàê
çäåñü ïðîèñõîäèò âûðàâíèâàíèå ñòåïåíè îêèñëåíèÿ
àòîìîâ àçîòà:
NH4NO3 = N2O + 2H2O (îêîëî 200 oÑ)
NH4NO2 = N2+ 2H2O (60 70 oÑ)
Ïðè áîëåå âûñîêîé òåìïåðàòóðå (250 300 oÑ)
íèòðàò àììîíèÿ ðàçëàãàåòñÿ äî N2 è NO, à ïðè
åùå áîëåå âûñîêîé (âûøå 300 oÑ) äî àçîòà è
êèñëîðîäà, è â òîì è â äðóãîì ñëó÷àå îáðàçóåòñÿ
âîäà.
Ïðèìåðîì ìåæìîëåêóëÿðíîé ðåàêöèè êîíìóòàöèè
ÿâëÿåòñÿ ðåàêöèÿ, ïðîòåêàþùàÿ ïðè ñëèâàíèè
ãîðÿ÷èõ ðàñòâîðîâ íèòðèòà êàëèÿ è õëîðèäà
àììîíèÿ:
NH4 +
NO2 = N2 + 2H2O
NH4Cl + KNO2 = KCl + N2 + 2H2O
Åñëè ïðîâîäèòü àíàëîãè÷íóþ ðåàêöèþ, íàãðåâàÿ
ñìåñü êðèñòàëëè÷åñêèõ ñóëüôàòà àììîíèÿ è
íèòðàòà êàëüöèÿ, òî, â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé,
ðåàêöèÿ ìîæåò ïðîòåêàòü ïî-ðàçíîìó:
(NH4)2SO4 + Ca(NO3)2
= 2N2O + 4H2O + CaSO4 (t < 250 oC)
(NH4)2SO4 + Ca(NO3)2 = 2N2
+ O2 + 4H2O + CaSO4 (t > 250 oÑ)
7(NH4)2SO4 + 3Ca(NO3)2 = 8N2
+ 18H2O + 3CaSO4 + 4NH4HSO4 (t > 250 oÑ)
Ïåðâàÿ è òðåòüÿ èç ýòèõ ðåàêöèé ðåàêöèè
êîíìóòàöèè, âòîðàÿ áîëåå ñëîæíàÿ ðåàêöèÿ,
âêëþ÷àþùàÿ êàê êîíìóòàöèþ àòîìîâ àçîòà, òàê è
îêèñëåíèå àòîìîâ êèñëîðîäà. Êàêàÿ èç ðåàêöèé
áóäåò ïðîòåêàòü ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 250 oÑ,
çàâèñèò îò ñîîòíîøåíèÿ ðåàãåíòîâ.
Ðåàêöèè êîíìóòàöèè, ïðèâîäÿùèå ê îáðàçîâàíèþ
õëîðà, ïðîòåêàþò ïðè îáðàáîòêå ñîëÿíîé êèñëîòîé
ñîëåé êèñëîðîäñîäåðæàùèõ êèñëîò õëîðà, íàïðèìåð:
6HCl + KClO3 = KCl + 3Cl2 + 3H2O
Òàêæå ïî ðåàêöèè êîíìóòàöèè îáðàçóåòñÿ ñåðà èç
ãàçîîáðàçíûõ ñåðîâîäîðîäà è äèîêñèäà ñåðû:
2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
ÎÂÐ êîíìóòàöèè äîâîëüíî ìíîãî÷èñëåííû è
ðàçíîîáðàçíû ê íèì îòíîñÿòñÿ äàæå íåêîòîðûå
êèñëîòíî-îñíîâíûå ðåàêöèè, íàïðèìåð:
NaH + H2O = NaOH + H2.
Äëÿ ñîñòàâëåíèÿ óðàâíåíèé ÎÂÐ êîíìóòàöèè
èñïîëüçóåòñÿ êàê ýëåêòðîííî-èîííûé, òàê è
ýëåêòðîííûé áàëàíñ, â çàâèñèìîñòè îò òîãî, â
ðàñòâîðå ïðîòåêàåò äàííàÿ ðåàêöèÿ èëè íåò.
18.8. Ýëåêòðîëèç
Èçó÷àÿ ãëàâó IX, âû ïîçíàêîìèëèñü ñ ýëåêòðîëèçîì
ðàñïëàâîâ ðàçëè÷íûõ âåùåñòâ. Òàê êàê ïîäâèæíûå
èîíû ïðèñóòñòâóþò è â ðàñòâîðàõ, ýëåêòðîëèçó
ìîãóò áûòü ïîäâåðãíóòû òàêæå ðàñòâîðû ðàçëè÷íûõ
ýëåêòðîëèòîâ.
Êàê ïðè ýëåêòðîëèçå ðàñïëàâîâ, òàê è ïðè
ýëåêòðîëèçå ðàñòâîðîâ, îáû÷íî èñïîëüçóþò
ýëåêòðîäû, èçãîòîâëåííûå èç ìàòåðèàëà, íå
âñòóïàþùåãî â ðåàêöèþ (ãðàôèòà, ïëàòèíû è ò. ï.), íî
èíîãäà ýëåêòðîëèç ïðîâîäÿò è ñ ”
ðàñòâîðèìûì” àíîäîì. ” Ðàñòâîðèìûé” àíîä
èñïîëüçóþò â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íåîáõîäèìî
ïîëó÷èòü ýëåêòðîõèìè÷åñêèì ñïîñîáîì ñîåäèíåíèå
ýëåìåíòà, èç êîòîðîãî èçãîòîâëåí àíîä. Ïðè
ýëåêòðîëèçå èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå ðàçäåëåíû
àíîäíîå è êàòîäíîå ïðîñòðàíñòâî, èëè ýëåêòðîëèò
â ïðîöåññå ðåàêöèè ïåðåìåøèâàåòñÿ ïðîäóêòû
ðåàêöèè â ýòèõ ñëó÷àÿõ ìîãóò îêàçàòüñÿ ðàçíûìè.
Ðàññìîòðèì âàæíåéøèå ñëó÷àè ýëåêòðîëèçà.
1. Ýëåêòðîëèç ðàñïëàâà NaCl. Ýëåêòðîäû èíåðòíûå
(ãðàôèòîâûå), àíîäíîå è êàòîäíîå ïðîñòðàíñòâà
ðàçäåëåíû. Êàê âû óæå çíàåòå, â ýòîì ñëó÷àå íà
êàòîäå è íà àíîäå ïðîòåêàþò ðåàêöèè:
K: Na + e
= Na
A: 2Cl 2e = Cl2
Çàïèñàâ òàêèì îáðàçîì óðàâíåíèÿ ðåàêöèé ,
ïðîòåêàþùèõ íà ýëåêòðîäàõ, ìû ïîëó÷àåì
ïîëóðåàêöèè, ñ êîòîðûìè ìîæåì ïîñòóïàòü òî÷íî
òàê æå, êàê â ñëó÷àå èñïîëüçîâàíèÿ ìåòîäà
ýëåêòðîííî-èîííîãî áàëàíñà:
| 2 | K: | Na + e = Na |
| 1 | A: | 2Cl 2e = Cl2 |
Ñëîæèâ ýòè óðàâíåíèÿ ïîëóðåàêöèé, ïîëó÷àåì
èîííîå óðàâíåíèå ýëåêòðîëèçà
2Na + 2Cl 2Na + Cl2
à çàòåì è ìîëåêóëÿðíîå
2NaCl 2Na + Cl2
 ýòîì ñëó÷àå êàòîäíîå è àíîäíîå ïðîñòðàíñòâà
äîëæíû áûòü ðàçäåëåíû äëÿ òîãî, ÷òîáû ïðîäóêòû
ðåàêöèè íå ðåàãèðîâàëè ìåæäó ñîáîé. Â
ïðîìûøëåííîñòè ýòà ðåàêöèÿ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ
ïîëó÷åíèÿ ìåòàëëè÷åñêîãî íàòðèÿ.
2. Ýëåêòðîëèç ðàñïëàâà K2CO3.
Ýëåêòðîäû èíåðòíûå (ïëàòèíîâûå). Êàòîäíîå è
àíîäíîå ïðîñòðàíñòâà ðàçäåëåíû.
| 4 | K: | K + e = K |
| 1 | A: | 2CO32 4e = 2CO2 + O2 |
4K+ + 2CO32 4K + 2CO2+ O2
2K2CO3 4K + 2CO2+ O2
3. Ýëåêòðîëèç âîäû (H2O). Ýëåêòðîäû
èíåðòíûå.
| 2 | K: | 2H3O + 2e = H2 + 2H2O |
| 1 | A: | 4OH 4e = O2 + 2H2O |
4H3O +
4OH 2H2+ O2+ 6H2O
2H2O 2H2+ O2
Âîäà î÷åíü ñëàáûé ýëåêòðîëèò, â íåé
ñîäåðæèòñÿ î÷åíü ìàëî èîíîâ, ïîýòîìó ýëåêòðîëèç
÷èñòîé âîäû ïðîòåêàåò êðàéíå ìåäëåííî.
4. Ýëåêòðîëèç ðàñòâîðà CuCl2. Ýëåêòðîäû
ãðàôèòîâûå. Â ñèñòåìå ïðèñóòñòâóþò êàòèîíû Cu2 è H3O, à òàêæå àíèîíû Cl è OH.
Èîíû Cu2 áîëåå
ñèëüíûå îêèñëèòåëè, ÷åì èîíû H3O (ñì. ðÿä íàïðÿæåíèé),
ïîýòîìó íà êàòîäå ïðåæäå âñåãî áóäóò ðàçðÿæàòüñÿ
èîíû ìåäè, è òîëüêî, êîãäà èõ îñòàíåòñÿ î÷åíü
ìàëî, áóäóò ðàçðÿæàòüñÿ èîíû îêñîíèÿ. Äëÿ àíèîíîâ
ìîæíî ðóêîâîäñòâîâàòüñÿ ñëåäóþùèì ïðàâèëîì:
Ïðè ýëåêòðîëèçå ðàñòâîðîâ ïðîñòûå
(îäíîàòîìíûå) àíèîíû ðàçðÿæàþòñÿ (îêèñëÿþòñÿ)
ðàíüøå, ÷åì ñëîæíûå (ìíîãîàòîìíûå) èîíû.
Ñëåäîâàòåëüíî â íàøåì ñëó÷àå íà àíîäà áóäóò
ðàçðÿæàòüñÿ õëîðèäíûå èîíû.
| 1 | K: | Cu2 + 2e = Cu |
| 1 | A: | 2Cl 2e = Cl2 |
Cu2 + 2Cl Cu + Cl2
CuCl2 Cu + Cl2
5. Ýëåêòðîëèç ðàñòâîðà CuSO4. Ýëåêòðîäû
ãðàôèòîâûå.
 âîäíûõ ðàñòâîðàõ çà ñ÷åò àâòîïðîòîëèçà âîäû
(2H2O H3O + OH)
âñåãäà â íåçíà÷èòåëüíîì êîëè÷åñòâå ïðèñóòñòâóþò
èîíû H3O è OH.  ñëó÷àå ñîëè,
ñîäåðæàùåé ñëîæíûé àíèîí, âìåñòî íåãî
ðàçðÿæàþòñÿ ãèäðîêñèä-èîíû (4OH 4e = O2 + 2H2O),
ðàâíîâåñèå àâòîïðîòîëèçà âîäû ñìåùàåòñÿ, è â
àíîäíîì ïðîñòðàíñòâå íàêàïëèâàþòñÿ èîíû
îêñîíèÿ. Ñóììàðíîå óðàâíåíèå ïîëóðåàêöèè â
àíîäíîì ïðîñòðàíñòâå: 6H2O 4e = O2
+ 4H3O. Â ðàìêàõ
òåîðèè ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè ýòî
óðàâíåíèå çàïèñûâàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì: 2H2O
4e = O2 + 4H.
Òàêèì îáðàçîì, äëÿ íàøåãî ñëó÷àÿ ïîëó÷àåì (ñëåâà
â ðàìêàõ ïðîòîëèòè÷åñêîé òåîðèè, ñïðàâà â
ðàìêàõ òåîðèè ýëåêòðîëèòè÷åñêîé äèññîöèàöèè):
2 | K: | Cu2 + 2e = Cu | 2 | K: | Cu2 + 2e = Cu |
1 | A: | 6H2O 4e = O2 + 4H3O | 1 | A: | 2H2O 4e = O2 + 4H |
| 2Cu2 + 6H2O 2Cu + O2+ 4H3O | 2Cu2 + 2H2O 2Cu + O2+ 4H | ||||
| 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2+ H2SO4 | 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2+ H2SO4 | ||||
Íà êàòîäå âûäåëÿåòñÿ ìåäü, íà àíîäå êèñëîðîä,
à â ðàñòâîðå íàêàïëèâàåòñÿ ñåðíàÿ êèñëîòà.
Èîíû ìåòàëëîâ, ñòîÿùèõ â ðÿäó íàïðÿæåíèé ïðàâåå
âîäîðîäà, ïðè ýëåêòðîëèçå ðàñòâîðîâ ñîëåé ðàçðÿæàþòñÿ.
 ïðèíöèïå èîíû ìåòàëëîâ, ñòîÿùèõ â ðÿäó
íàïðÿæåíèé ëåâåå âîäîðîäà, ïðè ýëåêòðîëèçå
âîäíûõ ðàñòâîðîâ íå äîëæíû ðàçðÿæàòüñÿ. Â ýòèõ
ñëó÷àÿõ äîëæåí áûë áû âûäåëÿòüñÿ âîäîðîä.
Ïðàêòè÷åñêè, èç-çà ñïåöèôè÷åñêèõ îñîáåííîñòåé
ðàçðÿäà èîíîâ âîäîðîäà, ïðè ýëåêòðîëèçå
âûäåëÿþòñÿ è áîëåå àêòèâíûå ìåòàëëû.
Èîíû ìåòàëëîâ, ñòîÿùèõ â ðÿäó íàïðÿæåíèé ìåæäó
àëþìèíèåì è âîäîðîäîì ïðè ýëåêòðîëèçå
ðàñòâîðîâ ñîëåé ðàçðÿæàþòñÿ âìåñòå ñ âîäîðîäîì.
Ïðè ýòîì, ÷åì àêòèâíåå ìåòàëë, òåì áîëüøå
âîäîðîäà âûäåëÿåòñÿ, è òåì áîëüøàÿ ÷àñòü
ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè ðàñõîäóåòñÿ áåñïîëåçíî.
6. Ýëåêòðîëèç ðàñòâîðà NiBr2. Ýëåêòðîäû
ãðàôèòîâûå. Êàòîäíîå è àíîäíîå ïðîñòðàíñòâà
ðàçäåëåíû.
| 1 | K: | Ni2 + 2e = Ni |
| 1 | A: | 2Br 2e = Br2 |
Ni2 +2Br Ni + Br2
NiBr2 Ni + Br2
Îäíîâðåìåííî ñ ýòèì íà êàòîäå âûäåëÿåòñÿ
âîäîðîä, â ðàñòâîðå íàêàïëèâàþòñÿ
ãèäðîêñèä-èîíû, è, êàê ñëåäñòâèå, ïðîòåêàåò
ïîáî÷íàÿ ðåàêöèÿ îáðàçîâàíèÿ íåðàñòâîðèìîãî
ãèäðîêñèäà íèêåëÿ.
Èîíû ìåòàëëîâ, ñòîÿùèå â ðÿäó íàïðÿæåíèé äî
àëþìèíèÿ ïðè ýëåêòðîëèçå íå ðàçðÿæàþòñÿ.
7. Ýëåêòðîëèç ðàñòâîðà Na2SO4.
Ýëåêòðîäû ïëàòèíîâûå. Ðàñòâîð ïåðåìåøèâàåòñÿ.
 ýòîì ñëó÷àå íà êàòîäå ðàçðÿæàþòñÿ íå èîíû
íàòðèÿ, à èîíû îêñîíèÿ (2H3O + 2e = H2 + 2H2O),
ðàâíîâåñèå àâòîïðîòîëèçà âîäû ñìåùàåòñÿ, â
êàòîäíîì ïðîñòðàíñòâå íàêàïëèâàþòñÿ
ãèäðîêñèä-èîíû. Ñóììàðíîå óðàâíåíèå ðåàêöèè â
êàòîäíîì ïðîñòðàíñòâå: 2H2O + 2e = H2
+ 2OH.
| 2 | K: | 2H2O + 2e = H2 + 2OH |
| 1 | A: | 6H2O 4e = O2 + 4H3O |
10H2O 2H2+ O2+ 4OH + 4H3O
Òàê êàê ðàñòâîð ïåðåìåøèâàåòñÿ, ïðîèñõîäèò
ðåàêöèÿ íåéòðàëèçàöèè.  èòîãå ïîëó÷àåì
2H2O 2H2+ O2
òî åñòü, ðåàêöèþ ýëåêòðîëèçà âîäû. Ïðè
ýëåêòðîëèçå âîäû äëÿ ïîâûøåíèÿ åå
ýëåêòðîïðîâîäíîñòè â íåå ñïåöèàëüíî äîáàâëÿþò
ñîëè ñ íåðàçðÿæàþùèìèñÿ êàòèîíàìè è àíèîíàìè,
÷òî çíà÷èòåëüíî óñêîðÿåò ïðîöåññ ýëåêòðîëèçà.
8. Ýëåêòðîëèç ðàñòâîðà CuSO4. Àíîä ìåäíûé.
| 1 | K: | Cu2 + 2e = Cu |
| 1 | A: | Cu 2e = Cu2 |
 ðåçóëüòàòå ñëîæåíèÿ óðàâíåíèé ïîëóðåàêöèé ìû
ìîæåì ïðèéòè ê îøèáî÷íîìó âûâîäó, ÷òî íè÷åãî íå
ïðîèñõîäèò. Íà ñàìîì äåëå ýòè ïîëóðåàêöèè
îïèñûâàþò ðåàëüíûé òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ
ýëåêòðîëèòè÷åñêîãî ðàôèíèðîâàíèÿ (î÷èñòêè) ìåäè:
ñ êàòîäà, ñîäåðæàùåãî ïðèìåñè íà àíîä ïåðåõîäÿò
òîëüêî èîíû ìåäè.
Источник