Электролиз расплава CuSO4

Электролиз расплава сульфата меди (CuSO₄) — это процесс, при котором под действием постоянного электрического тока происходит разложение соединения на ионы с последующим выделением веществ на электродах. Важно отметить, что речь идет именно о расплаве, а не о водном растворе CuSO₄, и это принципиально меняет ход реакции.

Условия проведения:

Для того чтобы провести электролиз расплава CuSO₄, вещество сначала необходимо расплавить. Температура плавления безводного CuSO₄ довольно высока — около 1100 °C, поэтому процесс требует специального оборудования, устойчивого к высоким температурам и агрессивной среде.

Диссоциация:

В расплаве CuSO₄ происходит термическое разложение вещества на ионы:

Процессы на электродах:

• Катод (отрицательный электрод):
  Катионы меди Cu²⁺ движутся к катоду и восстанавливаются до металлической меди:

  $$\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu (тв.)}$$

  На катоде выделяется металлическая медь в виде красного осадка.

• Анод (положительный электрод):
  Анионы сульфата SO₄²⁻ не могут непосредственно разрядиться, так как они являются очень устойчивыми. Однако в условиях высоких температур возможен побочный процесс с выделением кислорода или оксида серы (SO₂):

  $$2\text{SO₄}^{2-} \rightarrow 2\text{SO₂} + \text{O}_2 + 4e^-$$

  В реальных условиях чаще всего на аноде выделяются оксиды серы или кислород — в зависимости от температуры и материала анода.

Итого:

• На катоде: выделяется медь (Cu).

• На аноде: выделяется SO₂ (или возможно O₂).

• Общее уравнение электролиза (упрощенно):

  $$\text{CuSO₄ (расплав)} \rightarrow \text{Cu (тв.)} + \text{SO₂ (газ)} + \text{O}_2 (газ)$$

Этот процесс используется в лабораторных условиях для получения чистой меди, но на практике электролиз растворов CuSO₄ применяется чаще, так как он менее энергозатратен.