Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи вспомним правила электролиза водных растворов солей на инертных электродах.

1. Процессы на катоде (отрицательный электрод):
— Если катион металла стоит в ряду активности после водорода (от Cu до Au), то на катоде восстанавливается сам металл.
— Если катион металла стоит в ряду активности до алюминия включительно (от Li до Al), то на катоде восстанавливается водород из воды.
— Если катион металла находится между алюминием и водородом (от Mn до Pb), то на катоде одновременно восстанавливаются и металл, и водород.

2. Процессы на аноде (положительный электрод):
— Если анион бескислородный (кроме F⁻), то на аноде окисляется этот анион до простого вещества (галогена, серы).
— Если анион кислородсодержащий (SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, ClO₄⁻ и др.) или это фторид-ион F⁻, то на аноде окисляется вода с выделением кислорода O₂.

Разберем каждое вещество из списка:

А) CuSO₄ (сульфат меди(II))
Катион Cu²⁺ стоит в ряду активности после водорода, значит, на катоде выделяется металл (медь).
Анион SO₄²⁻ является кислородсодержащим, значит, на аноде выделяется кислород.
Суммарное уравнение: 2CuSO₄ + 2H₂O → (электролиз) 2Cu↓ + O₂↑ + 2H₂SO₄.
Соответствует варианту №2.

Б) KClO₄ (перхлорат калия)
Катион K⁺ — это активный металл (стоит до алюминия), значит, на катоде выделяется водород.
Анион ClO₄⁻ является кислородсодержащим, значит, на аноде выделяется кислород.
Фактически происходит электролиз воды: 2H₂O → (электролиз) 2H₂↑ + O₂↑.
Соответствует варианту №3.

В) Cu(NO₃)₂ (нитрат меди(II))
Катион Cu²⁺ стоит в ряду активности после водорода, значит, на катоде выделяется металл (медь).
Анион NO₃⁻ является кислородсодержащим, значит, на аноде выделяется кислород.
Суммарное уравнение: 2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O → (электролиз) 2Cu↓ + O₂↑ + 4HNO₃.
Соответствует варианту №2.

Ответ: А → 2, Б → 3, В → 2.

Источник: ФИПИ