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 до алюминия включительно (Li⁺ ... Al³⁺), то на катоде восстанавливается вода и выделяется водород H₂.
— Если катион металла стоит между алюминием и водородом, на катоде восстанавливаются и металл, и вода (выделяются металл и водород).
— Если катион металла стоит после водорода, на катоде восстанавливается только металл.

2. Процессы на аноде (положительный электрод):
— Если анион бескислородный (кроме F⁻), то окисляется сам анион (выделяется неметалл, например, Cl₂, Br₂, S).
— Если анион кислородсодержащий (SO₄²⁻, NO₃⁻, CO₃²⁻ и др.) или это фторид-ион F⁻, то на аноде окисляется вода и выделяется кислород O₂.

Разберем каждое вещество из списка:

А) NaCl (хлорид натрия)
Катион Na⁺ — активный металл (до алюминия), поэтому на катоде выделяется водород H₂.
Анион Cl⁻ — бескислородный, поэтому на аноде выделяется хлор Cl₂.
Продукты: водород и хлор. Это соответствует варианту 3.

Б) Na₂CO₃ (карбонат натрия)
Катион Na⁺ — активный металл, на катоде выделяется водород H₂.
Анион CO₃²⁻ — кислородсодержащий, на аноде окисляется вода и выделяется кислород O₂.
Продукты: водород и кислород. Это соответствует варианту 4.

В) NaNO₃ (нитрат натрия)
Катион Na⁺ — активный металл, на катоде выделяется водород H₂.
Анион NO₃⁻ — кислородсодержащий, на аноде окисляется вода и выделяется кислород O₂.
Продукты: водород и кислород. Это соответствует варианту 4.

Г) AlCl₃ (хлорид алюминия)
Катион Al³⁺ — активный металл (граница включительно), поэтому в водном растворе на катоде выделяется водород H₂.
Анион Cl⁻ — бескислородный, на аноде выделяется хлор Cl₂.
Продукты: водород и хлор. Это соответствует варианту 3.

Ответ: А → 3, Б → 4, В → 4, Г → 3.

Источник: ФИПИ