Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи необходимо вспомнить правила электролиза водных растворов солей на инертных электродах для катода и анода.

1. Процессы на катоде:

• Если катион соли образован активным металлом (от Li до Al включительно), то на катоде восстанавливается вода и выделяется водород (H₂).
• Если катион металла находится в ряду напряжений между алюминием и водородом, на катоде восстанавливаются и металл, и вода.
• Если катион металла стоит после водорода, на катоде выделяется только металл.

2. Процессы на аноде:

• Если анион соли бескислородный (кроме фторид-иона F⁻), то на аноде окисляется сам анион и выделяется соответствующий галоген, сера и т.д.
• Если анион кислородсодержащий (SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻ и др.) или это фторид-ион (F⁻), то на аноде окисляется вода и выделяется кислород (O₂).

Разберем предложенные соли:

А) Сульфат алюминия — Al₂(SO₄)₃
Катион Al³⁺ — это активный металл (до алюминия включительно), значит, на катоде выделяется водород.
Анион SO₄²⁻ — кислородсодержащий, значит, на аноде выделяется кислород.
Суммарное уравнение электролиза: 2H₂O → (электролиз) 2H₂↑ + O₂↑.
Соответствует варианту №4.

Б) Хлорид натрия — NaCl
Катион Na⁺ — активный металл, на катоде выделяется водород.
Анион Cl⁻ — бескислородный (галогенид), на аноде выделяется галоген (хлор).
Суммарное уравнение: 2NaCl + 2H₂O → (электролиз) H₂↑ + Cl₂↑ + 2NaOH.
Соответствует варианту №3.

В) Фторид калия — KF
Катион K⁺ — активный металл, на катоде выделяется водород.
Анион F⁻ — исключение среди бескислородных анионов; из-за высокой электроотрицательности фтора в водном растворе он не окисляется, вместо него окисляется вода с выделением кислорода.
Суммарное уравнение: 2H₂O → (электролиз) 2H₂↑ + O₂↑.
Соответствует варианту №4.

Ответ: А → 4, Б → 3, В → 4.

Источник: ФИПИ