На катоде восстанавливаются в первую очередь катионы с большим значением стандартного электродного потенциала.

Возможные катодные процессы при электролизе водных растворов:

- восстановление молекул воды в нейтральных и щелочных растворах (pH≥7): 2НОН ^- + 2ē → Н₂ ↑+ 2OH^- Е⁰ = -0,83 (В)

- восстановление ионов водорода в кислых растворах (pH£7):

2Н⁺ + 2ē → Н₂ ↑ Е⁰ = от 0 (В) до -0,41 (В)

- восстановление катионов металла: Мⁿ⁺ +nе^-→ M⁰

В связи с этим можно выделить три группы катионов по отношению к электровосстановлению:

а) если в растворе электролита, подвергающегося электролизу, есть катионы М⁺ⁿ, которые стоят в ряду напряжений между Li-Al, то восстанавливаются только молекулы Н₂О:

2Н₂ОН₂ + 2ОН ^- (Е=-0,83в);(pH≥7)

или восстанавливаются только ионы водорода: 2Н⁺H₂, если электролизу подвергается раствор кислоты; б) если в растворе электролита есть катионы М⁺ⁿ, которые стоят в ряду напряжений между Ti-H , то восстанавливаются вода и катион М⁺ⁿ: (pH≥7): или Н⁺ и катион М⁺ⁿ (pH<7):

в) если в растворе содержатся катионы М⁺ⁿ, которые стоят в ряду напряжений после Н, то на катоде восстанавливаются только ионы Меⁿ⁺

М⁺ⁿM⁰;(pH<7; pH≥7)