Задание №20 — Теоретические основы химии
Установите соответствие между веществом и возможным способом его получения путём электролиза: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | кислород |
| Б) | сера |
| В) | водород |
| 1) | раствора хлорида ртути(II) |
| 2) | раствора сульфида калия |
| 3) | раствора нитрата меди(II) |
| 4) | расплава бромида натрия |
Правильный ответ
322
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи вспомним правила электролиза водных растворов солей на инертных электродах.
А) Кислород (O2)
Кислород выделяется на аноде при электролизе водных растворов солей, содержащих кислородсодержащие анионы (кроме фторидов). Рассмотрим вариант 3: раствор нитрата меди(II) — Cu(NO3)2.
На катоде восстанавливается медь: Cu2+ + 2e− → Cu0.
На аноде окисляется вода, так как нитрат-ион (NO3−) является высшим кислородсодержащим анионом и не окисляется: 2H2O − 4e− → O2↑ + 4H+.
Суммарное уравнение: 2Cu(NO3)2 + 2H2O → (электролиз) 2Cu + O2↑ + 4HNO3.
Таким образом, кислород получается в варианте 3.
Б) Сера (S)
Сера образуется на аноде при электролизе растворов солей, содержащих бескислородные анионы серы (сульфид-ионы S2−). Рассмотрим вариант 2: раствор сульфида калия — K2S.
На аноде сульфид-ионы легко отдают электроны: S2− − 2e− → S↓.
На катоде в это время восстанавливается вода (так как калий — активный металл): 2H2O + 2e− → H2↑ + 2OH−.
Суммарное уравнение: K2S + 2H2O → (электролиз) H2↑ + S↓ + 2KOH.
Таким образом, сера получается в варианте 2.
В) Водород (H2)
Водород выделяется на катоде при электролизе водных растворов солей, образованных активными металлами (от Li до Al включительно). Снова обратимся к варианту 2: раствор сульфида калия — K2S.
Как было разобрано выше, калий стоит в ряду активности значительно левее водорода, поэтому на катоде происходит восстановление воды с выделением водорода: 2H2O + 2e− → H2↑ + 2OH−.
Следовательно, водород является одним из продуктов электролиза в варианте 2.
Проверим остальные варианты:
1) Раствор HgCl2: на катоде Hg (малоактивный металл), на аноде Cl2.
4) Расплав NaBr: на катоде Na (металл из расплава), на аноде Br2.
Ответ: А — 3, Б — 2, В — 2.
Источник: ФИПИ