Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

Для определения продуктов электролиза водного раствора соли необходимо рассмотреть процессы, происходящие на катоде (отрицательный электрод) и аноде (положительный электрод), учитывая положение металлов в ряду активности и природу кислотных остатков.

А) CuBr₂ (бромид меди(II))
1. На катоде: медь (Cu) находится в ряду активности металлов после водорода. Такие катионы восстанавливаются до свободного металла. Процесс: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu⁰.
2. На аноде: бромид-ион (Br⁻) является бескислородным анионом (кроме фторида). Такие анионы окисляются до свободного галогена. Процесс: 2Br⁻ − 2e⁻ → Br₂.
Продукты: металл и галоген. Это соответствует варианту 4.

Б) Ni(NO₃)₂ (нитрат никеля(II))
1. На катоде: никель (Ni) находится в ряду активности между алюминием и водородом. В этом случае на катоде одновременно восстанавливаются и катионы металла, и молекулы воды. Процесс: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni⁰ и 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻. Выделяются металл и водород.
2. На аноде: нитрат-ион (NO₃⁻) является кислородсодержащим анионом. Такие анионы не окисляются в водном растворе, вместо них окисляется вода с выделением кислорода. Процесс: 2H₂O − 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺. Выделяется кислород.
Продукты: водород, металл и кислород. Это соответствует варианту 1.

В) CaCl₂ (хлорид кальция)
1. На катоде: кальций (Ca) — активный металл (до алюминия включительно). Катионы таких металлов не восстанавливаются в водном растворе, вместо них восстанавливается вода с выделением водорода. Процесс: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻. Выделяется водород.
2. На аноде: хлорид-ион (Cl⁻) — бескислородный анион. Он окисляется до свободного галогена. Процесс: 2Cl⁻ − 2e⁻ → Cl₂↑. Выделяется галоген.
Продукты: водород и галоген. Это соответствует варианту 3.

Ответ: А → 4, Б → 1, В → 3.

Источник: ФИПИ