Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи необходимо вспомнить правила электролиза расплавов и водных растворов солей, щелочей и кислот.

А) Калий (K)
Калий — это очень активный металл (находится в ряду напряжений левее алюминия). При электролизе водных растворов солей активных металлов на катоде всегда выделяется водород, а не металл. Поэтому получить калий можно только электролизом его расплава. Из предложенного списка подходит вариант №3 — электролиз расплава KF.
Уравнение на катоде: K⁺ + e⁻ → K⁰

Б) Алюминий (Al)
Алюминий также является активным металлом, и его нельзя получить электролизом водного раствора (на катоде будет выделяться водород). В промышленности алюминий получают электролизом раствора оксида алюминия Al₂O₃ в расплавленном криолите Na₃[AlF₆]. Криолит используется для снижения температуры плавления смеси. Это вариант №4.

В) Фтор (F₂)
Фтор — самый электроотрицательный элемент. При электролизе водных растворов фторидов на аноде вместо фтора всегда окисляется вода с выделением кислорода (2H₂O − 4e⁻ → O₂ + 4H⁺). Чтобы получить свободный фтор, необходимо проводить электролиз расплава фторида. Подходит вариант №3 — электролиз расплава KF.
Уравнение на аноде: 2F⁻ − 2e⁻ → F₂⁰↑

Г) Водород (H₂)
Водород выделяется на катоде при электролизе водных растворов соединений активных металлов (от Li до Al включительно). Рассмотрим вариант №1: водный раствор AlCl₃. Так как алюминий — активный металл, на катоде будет происходить восстановление воды с выделением водорода.
Уравнение на катоде: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻

Разберем остальные варианты, чтобы убедиться в правильности выбора:
2) При электролизе водного раствора AgF на катоде выделится серебро (малоактивный металл), на аноде — кислород.
5) При электролизе водного раствора Hg(NO₃)₂ на катоде выделится ртуть, на аноде — кислород.

Ответ: А — 3, Б — 4, В — 3, Г — 1.

Источник: ФИПИ