Vilka elektrodreaktioner sker vid elektrolys av utspädd aluminiumsulfatlösning?

swaggerdabber44 skrev:

Svaret lyder:

anodreaktion:
2H2O
-->
O2 + 4H+ + 4e--

katodreaktion:
2H2O + 2e-
-->
H2 + 2OH-

Aluminiumjonerna och sulfatjonerna deltar inte i elektrolysen på annat sätt än att transportera strömmen i lösningen.

 

Förstår inte svaret alls. Varken aluminium eller sulfat är ens inblandat i reaktionen. Varför ens avslöja ämnena? Och varför är vatten och syrgas involverat? Jag kanske har missuppfattat helt hur en elektrolys fungerar. 

Efter lite efterforskningar förstår jag nu varför syre och vatten är inblandat. Men varför oxideras inte aluminium? Och varför bildas vätgas?

Det är enklare för vätet i vatten att bli vätgas än vad det är för aluminiumjonerna att bli till aluminium, d v s elektrodpotentialen* för att bilda aluminium från aluminiumjoner är högre än för vatten att bilda vätgas. Om du tittar i din formelsamling ser du att reaktionen Al -> Al³⁺ + 3 e^- har elektrodpotentialen -1,66 V, medan H₂ + 2 OH^- -> 2 H₂O + 2 e^- har elektrodpotentialen -0,828 V, d v s aluminium "vill" vara i jonform mer än vatten "vill" vara vattenmolekyler.

*Observera att detta är elektrodpotentialen för baklängesreaktionen jämfört med den som står i tabellsamlingar!

Smaragdalena skrev:

Det är enklare för vätet i vatten att bli vätgas än vad det är för aluminiumjonerna att bli till aluminium, d v s elektrodpotentialen* för att bilda aluminium från aluminiumjoner är högre än för vatten att bilda vätgas. Om du tittar i din formelsamling ser du att reaktionen Al -> Al³⁺ + 3 e^- har elektrodpotentialen -1,66 V, medan H₂ + 2 OH^- -> 2 H₂O + 2 e^- har elektrodpotentialen -0,828 V, d v s aluminium "vill" vara i jonform mer än vatten "vill" vara vattenmolekyler.

*Observera att detta är elektrodpotentialen för baklängesreaktionen jämfört med den som står i tabellsamlingar!

Ok tror jag förstått katodreaktionen nu. Däremot kom jag på att detta inte är någon form av korrosion och inte ett galvaniskt element. Alltså är jag återigen förvirrad över vad som sker i anodreaktionen.

Ok tror jag förstått katodreaktionen nu. Däremot kom jag på att detta inte är någon form av korrosion och inte ett galvaniskt element. Alltså är jag återigen förvirrad över vad som sker i anodreaktionen.

Om det är en elektrolys så tvingar man en icke-spontan reaktion att hända genom att skicka en selektrisk ström (en massa elektroner) genom elektrolytlösningen. Det som händer i en elektrolys är att den reaktion "som har minst emot att ske" inträffar.

De ämnen som finns i lösningen är aluminiumjoner, sulfatjoner och vattenmolekyler. Om vi tittar i en tabell över normalpotentialer ser vi att de tänkbara reaktionerna är

2 H₂O <=> O₂ + 4 H⁺ + 4 e^-                    +1,229 V

4 OH^- <=> O₂ + 2 H₂O + 4e^-                  +0,401V

H₂SO₃ + H₂O <=> SO₄^2- + 4 H⁺ + 2 e^-  +0,17 V

H₂ + 2 OH^- <=> 2 H₂O + 2 e^-                  -0,828 V 

Al <=> Al³⁺ + 3 e^-                                    -1,66 V

där vi ser att de  flesta reaktionerna i vår elektrolys går "baklänges" jämfört med tabellvärdena. De normalpotentialvärden vi får när vi "vänder reaktionerna rätt" är 1,66 V   1,229 V    0,828 V   -0,17 V -0,401 V så de reaktioner som "ligger närmast 0" och därför borde hända är att sulfatjoner blir till sulfitjoner/svavelsyrlighet och att vatten blir till vätgas och hydroxidjoner. Men som du ser av reaktionsformeln så krävs det 4 H⁺ som reagerar med sulfatjonen, och vi har inte en sur lösning så det kommer i alla fall bli "nästa reaktion" som sker istället, d v s vatten kommer att sönderfalla till syrgas och oxoniumjoner.

Smaragdalena skrev:

Ok tror jag förstått katodreaktionen nu. Däremot kom jag på att detta inte är någon form av korrosion och inte ett galvaniskt element. Alltså är jag återigen förvirrad över vad som sker i anodreaktionen.

Om det är en elektrolys så tvingar man en icke-spontan reaktion att hända genom att skicka en selektrisk ström (en massa elektroner) genom elektrolytlösningen. Det som händer i en elektrolys är att den reaktion "som har minst emot att ske" inträffar.

De ämnen som finns i lösningen är aluminiumjoner, sulfatjoner och vattenmolekyler. Om vi tittar i en tabell över normalpotentialer ser vi att de tänkbara reaktionerna är

2 H₂O <=> O₂ + 4 H⁺ + 4 e^-                    +1,229 V

4 OH^- <=> O₂ + 2 H₂O + 4e^-                  +0,401V

H₂SO₃ + H₂O <=> SO₄^2- + 4 H⁺ + 2 e^-  +0,17 V

H₂ + 2 OH^- <=> 2 H₂O + 2 e^-                  -0,828 V 

Al <=> Al³⁺ + 3 e^-                                    -1,66 V

där vi ser att de  flesta reaktionerna i vår elektrolys går "baklänges" jämfört med tabellvärdena. De normalpotentialvärden vi får när vi "vänder reaktionerna rätt" är 1,66 V   1,229 V    0,828 V   -0,17 V -0,401 V så de reaktioner som "ligger närmast 0" och därför borde hända är att sulfatjoner blir till sulfitjoner/svavelsyrlighet och att vatten blir till vätgas och hydroxidjoner. Men som du ser av reaktionsformeln så krävs det 4 H⁺ som reagerar med sulfatjonen, och vi har inte en sur lösning så det kommer i alla fall bli "nästa reaktion" som sker istället, d v s vatten kommer att sönderfalla till syrgas och oxoniumjoner.

Ok! Nu har jag förstått, tack. Men man måste ha tillgång till en tabell för normalpotentialer för att lösa uppgiften?

Ok! Nu har jag förstått, tack. Men man måste ha tillgång till en tabell för normalpotentialer för att lösa uppgiften?

Ja, det skulle jag tro.