حل سؤال الکترولیز؛ تشخیص محصول کاتد و آند و دام علامت‌ها
حل سؤال الکترولیز با تعیین واکنش کاتدی و آندی آغاز می‌شود: کاتد محل کاهش و آند محل اکسایش است؛ سپس با توجه به یون‌های موجود و شرایط محلول، محصول واقعی هر الکترود را مشخص کنید.
حل سؤال الکترولیز؛ از کجا شروع کنیم؟
در مسائل الکترولیز، ابتدا باید جهت واکنش اجباری منبع برق و گونه‌های حاضر در محلول یا مذاب را جدا کنید. کاهش همیشه در کاتد و اکسایش همیشه در آند رخ می‌دهد، اما علامت الکترودها در سلول الکترولیتی با سلول گالوانی یکسان نیست: کاتد الکترولیتی منفی و آند آن مثبت است. پس از انتخاب نیم‌واکنش‌ها، می‌توان محصول، تعداد الکترون، جرم ماده و حجم گاز را محاسبه کرد.
روش گام‌به‌گام
- واکنش کلی را به دو نیم‌واکنش کاهش و اکسایش تقسیم کنید؛ محل کاهش کاتد و محل اکسایش آند است.
- در سلول الکترولیتی، الکترود متصل به قطب منفی منبع را کاتد و الکترود متصل به قطب مثبت را آند بگیرید.
- همه گونه‌های قابل واکنش را فهرست کنید؛ در محلول آبی، یون‌های فلزی، یون هیدروژن، یون هالید و آب را جداگانه بررسی کنید.
- برای کاتد، کاهش گونه‌ای را انتخاب کنید که طبق شرایط سؤال آسان‌تر انجام می‌شود؛ برای آند نیز اکسایش یون یا آب را با همان منطق مقایسه کنید.
- نیم‌واکنش‌ها را از نظر تعداد الکترون هم‌ضریب کنید و واکنش کلی را به دست آورید.
- اگر سؤال مقدار ماده را می‌خواهد، ابتدا مول الکترون را محاسبه کنید و سپس با نسبت الکترونی نیم‌واکنش به مول ماده برسید؛ در پایان واحد و جهت تولید گاز را کنترل کنید.
در الکترولیز محلول آبی سدیم کلرید با الکترودهای بی‌اثر، در کاتد آب کاهش می‌یابد: ۲H₂O + ۲e⁻ → H₂ + ۲OH⁻. در آند، یون کلرید اکسید می‌شود: ۲Cl⁻ → Cl₂ + ۲e⁻. بنابراین در عبور ۰٫۲۰ مول الکترون، مقدار هیدروژن تولیدشده ۰٫۱۰ مول و مقدار کلر تولیدشده نیز ۰٫۱۰ مول است؛ سدیم فلزی در محلول آبی محصول کاتد نیست.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
برای بازبینی پاسخ، سه کنترل انجام دهید: نخست کاهش در کاتد و اکسایش در آند باشد؛ دوم علامت کاتد منفی و آند مثبتِ سلول الکترولیتی درست ثبت شده باشد؛ سوم نسبت مول ماده به مول الکترون با ضرایب نیم‌واکنش سازگار باشد. در محلول آبی نیز بررسی کنید که آب یا یون رقیب نادیده گرفته نشده باشد.
اشتباه رایج این است که کاتد را همیشه مثبت یا آند را همیشه منفی بدانیم؛ این علامت‌ها به نوع سلول وابسته‌اند. همچنین وجود یون فلزی در محلول به‌تنهایی به معنی رسوب فلز نیست، چون ممکن است کاهش آب یا یون دیگری در شرایط سؤال ترجیح داشته باشد.
جمع‌بندی
کلید حل سؤال الکترولیز حفظ یک ترتیب ثابت است: تشخیص کاهش و اکسایش، تعیین کاتد و آند، بررسی گونه‌های رقیب، موازنه الکترونی و سپس محاسبه مقدار ماده. با جدا نگه‌داشتن نوع واکنش از علامت الکترود، دام اصلی این مسائل از بین می‌رود.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←