Номер 10, страница 229 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 6. Окислительно-восстановительные процессы. Параграф 31. Электролиз - номер 10, страница 229.

Условие.

10. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение электролиза при гальваническом цинковании железа в растворе сульфата цинка.

Решение.

Решение 2.

Гальваническое цинкование железа — это процесс электролиза, при котором на поверхность железного изделия (катода) наносится слой цинка. В качестве анода используется цинковая пластина, а в качестве электролита — раствор соли цинка, в данном случае сульфата цинка ($ZnSO_4$).

В водном растворе сульфат цинка диссоциирует на ионы: $ZnSO_4 \rightleftarrows Zn^{2+} + SO_4^{2-}$

Решение

Уравнение катодного процесса

Катодом является железное изделие, которое необходимо покрыть цинком. К нему, как к отрицательно заряженному электроду, притягиваются положительно заряженные ионы из раствора — катионы цинка $Zn^{2+}$ и катионы водорода $H^+$. Несмотря на то что стандартный электродный потенциал водорода выше, чем у цинка, на практике из-за высокого перенапряжения выделения водорода на железе и цинке происходит преимущественно процесс восстановления ионов цинка до металлического состояния. Металлический цинк осаждается на поверхности катода. Процесс восстановления на катоде:

$K(-): Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn^0$

Ответ: Уравнение катодного процесса: $K(-): Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn^0$.

Уравнение анодного процесса

Анод в данном процессе является растворимым и изготовлен из цинка. В процессе электролиза он, как положительный электрод, окисляется (растворяется), переходя в раствор в виде ионов $Zn^{2+}$. Это позволяет поддерживать постоянную концентрацию ионов цинка в электролите. Процесс окисления на аноде:

$A(+): Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$

Ответ: Уравнение анодного процесса: $A(+): Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$.

Суммарное уравнение электролиза

Суммарное уравнение получается сложением катодного и анодного процессов. Электроны, отданные на аноде, принимаются на катоде, поэтому в итоговом уравнении они сокращаются.

$Zn_{анод} \rightarrow Zn_{катод}$

Это уравнение показывает, что в ходе электролиза происходит перенос металлического цинка с анода на катод (железное изделие). Концентрация сульфата цинка в растворе при этом не изменяется, так как количество ионов цинка, осаждающихся на катоде, восполняется за счет растворения анода.

Ответ: Суммарный процесс сводится к переносу цинка с анода на катод: $Zn_{анод} \rightarrow Zn_{катод}$.