Анодный процесс. Поскольку соль Al(NO3)3 образована слабым основанием Al(OH)3 и сильной кислотой HNO3, а материал анода не оговорен, то будем считать, что имеем электролиз с инертным анодом в кислой среде. Следовательно, на аноде могут протекать два процесса – электрохимическое окисление воды с выделением кислорода и окисление аниона. Однако при электролизе растворов, содержащих в своем составе NO3(-), на аноде происходит электрохимическое окисление воды с выделением свободного кислорода. Анод (+) 2Н2О – 4е = 4Н (+) + О2↑(рН < 7)
Катодный процесс. На катоде также могут протекать два процесса – восстановление ионов Al(3+) и электрохимическое восстановление ионов водорода Н (+) (поскольку электролиз протекает в кислой среде) . Однако алюминий относится к тем металлам в электрохимическом ряду напряжений, которые при электролизе не восстанавливаются из РАСТВОРОВ их солей. Следовательно, на катоде будет протекать процесс восстановления ионов водорода Н (+) с выделением водорода. Катод (-) 2H(+) + 2e = H2↑
Тогда процессы окисления – восстановления, протекающие при электролизе раствора нитрата алюминия. Анод (+) 2Н2О – 4е = 4Н (+) + О2↑ | 1 - окисление Катод (-) 2H(+) + 2e = H2↑ | 2 – восстановление Таким образом, в результате электролиза раствора нитрата алюминия в растворе происходит электролиз воды. 2Н2О = О2↑ + 2H2↑ (1) Кроме того, у катода выпадает Аl(OH)3, а у анода образуется раствор HNO3. Тогда суммарное уравнение электролиза раствора нитрата алюминия в растворе. 2Al(NO3)3 + 12H2O = 2Аl(OH)3↓ + 6H2↑ + 3O2↑ + 6HNO3 (2) Согласно уравнению реакции (1) или (2) на один моль образовавшегося на аноде кислорода приходится два моля образовавшегося на катоде водорода. n(H2) = 2n(O2) Из пропорции V(H2)/V(O2) = (n(H2)*Vm) / (n(O2)*Vm) = 2n(O2)/n(O2) = 2 Получаем V(H2) = 2*V(O2) = 2*50 = 100 л
Использование его как восстановителя при получении металлов, особенно никеля, меди и нержавеющей стали. Кальций и его гидрид используются также для получения трудно восстанавливаемых металлов, таких, как хром, торий и уран. Сплавы кальция со свинцом находят применение в аккумуляторных батареях и подшипниковых сплавах. Кальциевые гранулы используются также для удаления следов воздуха из электровакуумных приборов. Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редкоземельных элементов[9].
Кальций широко применяется в металлургии для раскисления стали наряду с алюминием или в сочетании с ним. Внепечная обработка кальцийсодержащими проволоками занимает ведущее положение в связи с многофакторностью влияния кальция на физико-химическое состояние расплава, макро- и микроструктуры металла, качество и свойства металлопродукции и является неотъемлемой частью технологии производства стали[10]. В современной металлургии для ввода в расплав кальция используется инжекционная проволока, представляющая из себя кальций (иногда силикокальций или алюмокальций) в виде порошка или прессованного металла в стальной оболочке. Наряду с раскислением (удалением растворенного в стали кислорода) использование кальция позволяет получить благоприятные по природе, составу и форме неметаллические включения, не разрушающиеся в ходе дальнейших технологических операций[11].
Li(0)-1e=Li(+1) в-ль ок-ие
N2(0)+6 e=2N(-3) ок-ль в-ие
Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3
HNO2+H2O2=HNO3+H2O
N(+3) -2e=N(+5) в-ль ок-ие
O(-1)+1e=O(-2) оу-ль в-ие