Question

Напишите уравнение электродных реакций при электролизе водного раствора NaOH. Какой внутренний гальванический элемент при этом образуется и какова его роль ? Вычислите напряжение разложения.

Answer 1

Уравнение электродных реакций при электролизе водного раствора NaOH можно записать следующим образом:

Наодиновый электрод: 2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e^-

Катодный электрод: 4OH-(aq) + 4e^- → 2H2O(l) + O2(g)

В данной реакции внутренний гальванический элемент, образующийся при электролизе, представляет собой протонный обменник. Его роль заключается в том, что он служит для переноса протонов (H+) между катодом и анодом.

Теперь произведем расчет напряжения разложения. Величина напряжения разложения может быть найдена по формуле:

E = E° + (0.0592/n) * log(Q)

Где:
E - напряжение разложения
E° - стандартный потенциал (известный для каждой реакции)
n - количество электронов, участвующих в реакции
Q - величина равновесия, определяемая по концентрациям реагентов и продуктов.

В нашем случае мы имеем следующую реакцию на аноде: 2H2O(l) → 4H+(aq) + O2(g) + 4e^-.
Количество электронов, участвующих в этой реакции, равно 4.
Если рассчитаем величину Q по концентрациям раствора NaOH и чистой воды, то получим следующее:

Q = [H+]^4 * [O2]/[H2O]^4 = (концентрация H+)^4 * (концентрация O2)/ (концентрация H2O)^4

Следующим шагом будет проведение измерений концентраций исходных и продуктовых веществ и подставление этих значений в формулу для Q. Но без заранее известных значений концентраций невозможно получить точный ответ.