Electrólisis del agua: ¿Qué ecuaciones utilizar? (IB Chem)

Question

Hay una lista de los potenciales estándar de electrodo a 298 K de la p. 23 de IB Cuadernillo de Datos de 2016. Cuál de las siguientes ecuaciones (adelante/atrás reacciones), de los dos posibles, que implican la descarga de gas de hidrógeno y los otros dos con el oxígeno del gas de descarga, debo usar para la oxidación y la reducción de agua en celdas electrolíticas?

$$ \begin{array}{cc} \hline \ce{\text{Oxidized species} <=> \text{Reduced species}} & E^⦵(\pu{V}) \\ \hline \begin{align} \ce{H2O(l) + e- &<=> 0.5 H2(g) + OH-(aq)} \\ \ce{H+(aq) + e- &<=> 0.5 H2(g)} \\ \ce{0.5 O2(g) + H2O(l) + 2 e- &<=> 2 OH-(aq)} \\ \ce{0.5 O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e- &<=> H2O(l)} \end{align} y \begin{array}{r} -0.83 \\ 0.00 \\ +0.40 \\ +1.23 \end{array} \\ \hline \end{array} $$

(A menos que el uso de cualquiera de estas ecuaciones no pueden ser generalizados para una explicación concisa de por qué esto es así y qué hacer a continuación, me gustaría ser igual de agradecido.)

Answer 1

Para la acidez de la electrólisis, el uso de las reacciones en a$\ce{H+}$ se produce.

Como $\ce{OH-}$ no está disponible en considerable cantidad allí como un reactivo, ni se crea como un producto.

Por lo general, para una reacción de elección, aplicar el principio de disponibilidad y estabilidad, lo que permite un reactivo existen en (relativa) de la abundancia.
$\ce{OH-}$ o aniones de ácidos débiles como $\ce{ClO-}$ no sobrevivir a los ácidos. Los ácidos no sobreviven en hidróxidos.

Pero tenga en cuenta que el uso de reacciones con la mitad de una molécula no es necessery.

$$\begin{align} \ce{O2(g) + 4H+(aq) + 4e- &<=> 2 H2O(l)}\\ \ce{2H+(aq) + 2e- &<=> H2(g)} \end{align}$$

Para la electrólisis alcalina, asimismo, el uso de las reacciones en a$\ce{OH}$- se produce.

$$\begin{align} \ce{2 H2O(l) + 2e- &<=> H2(g) + 2 OH^-(aq)}\\ \ce{O2(g) + 2 H2O(l) + 4e- &<=> 4 OH^-(aq)} \end{align}$$