Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи вспомним правила электролиза водных растворов солей на инертных электродах.

Процессы на катоде (отрицательный электрод):
1. Если катион металла находится в ряду активности от Li⁺ до Al³⁺ включительно, то на катоде восстанавливается только вода и выделяется водород H₂.
2. Если катион металла находится между Al³⁺ и H⁺ (металлы средней активности), то на катоде одновременно восстанавливаются и катионы металла (до чистого металла), и вода (выделяется водород H₂).
3. Если катион металла стоит после H⁺ (малоактивные металлы), то на катоде восстанавливается только металл.

Процессы на аноде (положительный электрод):
1. Если анион бескислородный (кроме F⁻), то окисляется сам анион до простого вещества (галогена, серы и т.д.).
2. Если анион кислородсодержащий (SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻ и др.) или это фторид-ион F⁻, то на аноде окисляется вода и выделяется кислород O₂.

Разберем каждую соль из списка:

А) BaCl₂
Катион Ba²⁺ — активный металл (стоит до Al), поэтому на катоде выделяется водород H₂.
Анион Cl⁻ — бескислородный, поэтому на аноде выделяется галоген Cl₂.
Продукты: водород и галоген. Это соответствует варианту 4.

Б) FeSO₄
Катион Fe²⁺ — металл средней активности (между Al и H), поэтому на катоде выделяются и металл Fe, и водород H₂.
Анион SO₄²⁻ — кислородсодержащий, поэтому на аноде выделяется кислород O₂.
Продукты: водород, металл и кислород. Это соответствует варианту 1.

В) LiNO₃
Катион Li⁺ — активный металл, на катоде выделяется водород H₂.
Анион NO₃⁻ — кислородсодержащий, на аноде выделяется кислород O₂.
Продукты: водород и кислород. Это соответствует варианту 3.

Г) CuSO₄
Катион Cu²⁺ — малоактивный металл (стоит после H), поэтому на катоде выделяется только металл Cu.
Анион SO₄²⁻ — кислородсодержащий, на аноде выделяется кислород O₂.
Продукты: металл и кислород. Это соответствует варианту 2.

Ответ: А → 4, Б → 1, В → 3, Г → 2.

Источник: ФИПИ