Как будет происходить электролиз водного раствора электролита NaNO3 (t = 45 мин, I = 7 А)? Приведите уравнение диссоциации электролита и поясните

Как будет происходить электролиз водного раствора электролита NaNO3 (t = 45 мин, I = 7 А)? Приведите уравнение диссоциации электролита и поясните возможность участия каждого из образующихся ионов в электродных реакциях. Составьте электронные уравнения процессов, протекающих на инертных электродах. Вычислите массу (для твердых и жидких) или объем (для газообразных) веществ, образующихся на электродах.

Решение

Электролиз - это окислительно-восстановительная реакция, происходящая на электродах при пропускании электрического тока через расплав или раствор электролита. В таких системах электролиты подвергаются диссоциации – распаду на положительно- (катионы) и отрицательно- (анионы) заряженные ионы. Уравнение диссоциации электролита имеет вид: Для электролита, рассматриваемого в данной задаче: При электролизе расплавов веществ на катоде происходит процесс восстановления катионов (процесс присоединения электронов), а на аноде - процесс окисления анионов (процесс отдачи электронов). В результате, как правило, происходит разрядка ионов, т.е. переход их в нейтральное состояние:  (на аноде) Если электролизу подвергается водный раствор, то необходимо учитывать возможность участия воды как в катодном, так и в анодном процессе. Преимущественное участие молекул воды в катодном процессе: происходит в том случае, если в состав электролита входят катионы электрохимически активных металлов:  Такие катионы требуют для своей разрядки значительно больше энергии, чем ее затрачивается на выделение водорода из воды, поэтому получить эти металлы электролизом водных растворов их соединений невозможно. Поскольку в состав электролита, указанного в условии задачи, входят катионы, то электронное уравнение катодного процесса имеет вид: Если в состав электролита входят анионы кислородсодержащих кислот: а также фторид-анион F- , то по тем же энергетическим причинам в анодном процессе участвуют не анионы электролита, а молекулы воды:  В состав рассматриваемого в задаче электролита входят анионы, поэтому электронное уравнение анодного процесса выглядит следующим образом:  Продуктами данного электролиза являются:  непосредственно выделяющиеся на электродах  и  а также результаты вторичных взаимодействий между ионами, входящими в состав исходного электролита и не принимающие участие в электродных реакциях и ионами, образующимися в результате электродных реакций Для вычислений массы m (для газов - объема V) веществ, образующихся на электродах в результате электролиза, необходимо воспользоваться законом Фарадея:  молярная масса, г/моль Vm- молярный объем, равный  сила тока, число электронов в уравнении электродного процесса t - время проведения электролиза, секунды постоянная величина (число Фарадея), равная  В условии задачи дано: Первый продукт электролиза  является газообразным (твердым, жидким или газообразным) веществом, поэтому для него необходимо вычислить объем (массу или объем). Подставляем в соответствующую формулу необходимые значения:  Для твердых или жидких веществ: Для газообразных веществ:  Второй продукт электролиза  (формула) является газообразным (твердым, жидким или газообразным) веществом, поэтому для него необходимо вычислить объем (массу или объем). Подставляем в соответствующую формулу необходимые значения: Для твердых или жидких веществ:Для газообразных веществ:  Третий продукт электролиза  (формула) является жидким (твердым, жидким или газообразным) веществом, поэтому для него необходимо вычислить массу (массу или объем). Подставляем в соответствующую формулу необходимые значения: Для твердых или жидких веществ: Для газообразных веществ: Четвертый продукт электролиза(формула) является (твердым, жидким или газообразным) веществом, поэтому для него необходимо вычислить (массу или объем). Подставляем в соответствующую формулу необходимые значения:  Для твердых или жидких веществ: Для газообразных веществ: