Задание №20 — Теоретические основы химии
Установите соответствие между формулой вещества и продуктами электролиза водного раствора этого вещества, которые образуются на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | CH3COONa |
| Б) | NaCl |
| В) | Na2CO3 |
| Г) | NaOH |
| 1) | хлор, водород |
| 2) | водород, кислород |
| 3) | этан, углекислый газ, водород |
| 4) | метан, углекислый газ, водород |
| 5) | натрий, кислород |
Правильный ответ
3122
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи вспомним правила электролиза водных растворов солей, щелочей и кислот на инертных электродах.
А) CH3COONa (ацетат натрия)
В растворе соль диссоциирует на катион Na+ и анион CH3COO−.
1. На катоде: так как натрий — активный металл (стоит в ряду напряжений левее алюминия), он не восстанавливается. Вместо него восстанавливается вода с выделением водорода H2.
2. На аноде: происходит электролиз по Кольбе для солей карбоновых кислот. Анион CH3COO− окисляется, при этом радикалы CH3• соединяются в молекулу этана C2H6, а карбоксильная группа превращается в углекислый газ CO2.
Уравнение: 2CH3COONa + 2H2O → (электролиз) H2↑ + C2H6↑ + 2CO2↑ + 2NaOH.
Продукты: этан, углекислый газ, водород. Это соответствует варианту 3.
Б) NaCl (хлорид натрия)
1. На катоде: натрий — активный металл, поэтому восстанавливается вода и выделяется водород H2.
2. На аноде: хлорид-ион Cl− является бескислородным анионом (кроме фторида), поэтому он окисляется легче воды с образованием хлора Cl2.
Уравнение: 2NaCl + 2H2O → (электролиз) H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH.
Продукты: хлор, водород. Это соответствует варианту 1.
В) Na2CO3 (карбонат натрия)
1. На катоде: натрий — активный металл, восстанавливается вода с выделением водорода H2.
2. На аноде: карбонат-ион CO32− является кислородсодержащим анионом. Такие анионы в водных растворах не окисляются, вместо них окисляется вода с выделением кислорода O2.
Фактически происходит электролиз воды.
Уравнение: 2H2O → (электролиз) 2H2↑ + O2↑.
Продукты: водород, кислород. Это соответствует варианту 2.
Г) NaOH (гидроксид натрия)
1. На катоде: натрий — активный металл, восстанавливается вода с выделением водорода H2.
2. На аноде: гидроксид-ионы OH− окисляются легче воды, образуя кислород O2.
Уравнение: 2H2O → (электролиз) 2H2↑ + O2↑ (суммарно процесс сводится к разложению воды).
Продукты: водород, кислород. Это соответствует варианту 2.
Ответ: А → 3, Б → 1, В → 2, Г → 2.
Источник: ФИПИ