Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения задач на электролиз водных растворов необходимо помнить правила поведения катионов и анионов на инертных электродах.

1. Процессы на катоде (отрицательный электрод):
- Если катион металла стоит в ряду активности после водорода (Cu²⁺, Ag⁺, Au³⁺ и др.), то на катоде восстанавливается только металл.
- Если катион металла стоит между алюминием и водородом, на катоде восстанавливаются и металл, и водород.
- Если катион металла стоит до алюминия включительно, на катоде восстанавливается только водород из воды.

2. Процессы на аноде (положительный электрод):
- Если анион бескислородный (кроме F⁻), например Cl⁻, Br⁻, I⁻, S²⁻, то на аноде окисляется сам анион до простого вещества (галогена или серы).
- Если анион кислородсодержащий (SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻, ClO₄⁻) или это фторид-ион F⁻, то на аноде окисляется вода с выделением кислорода O₂.

Разберем каждое вещество из списка:

А) CuSO₄ (сульфат меди(II))
Катион Cu²⁺ стоит в ряду активности после водорода, значит, на катоде выделяется металл (Cu).
Анион SO₄²⁻ является кислородсодержащим, значит, на аноде выделяется кислород (O₂).
Продукты: металл и кислород (вариант 2).

Б) Cu(ClO₄)₂ (перхлорат меди(II))
Катион Cu²⁺ стоит после водорода — на катоде выделяется металл (Cu).
Анион ClO₄⁻ является кислородсодержащим (хлор находится в высшей степени окисления +7), значит, на аноде выделяется кислород (O₂).
Продукты: металл и кислород (вариант 2).

В) CuCl₂ (хлорид меди(II))
Катион Cu²⁺ стоит после водорода — на катоде выделяется металл (Cu).
Анион Cl⁻ является бескислородным, значит, на аноде окисляется сам хлорид-ион с выделением галогена (Cl₂).
Продукты: металл и галоген (вариант 1).

Г) AgNO₃ (нитрат серебра)
Катион Ag⁺ стоит в ряду активности после водорода — на катоде выделяется металл (Ag).
Анион NO₃⁻ является кислородсодержащим, значит, на аноде выделяется кислород (O₂).
Продукты: металл и кислород (вариант 2).

Ответ: А — 2, Б — 2, В — 1, Г — 2.

Источник: ФИПИ