Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

Для решения этой задачи необходимо вспомнить правила электролиза водных растворов солей на инертных электродах для катода и анода.

1. Процессы на катоде (отрицательный электрод):
— Если катион металла стоит в ряду активности после водорода (от Cu до Au), то на катоде восстанавливается сам металл.
— Если катион металла стоит в ряду активности между алюминием и водородом (от Mn до Pb), то на катоде одновременно восстанавливаются и металл, и водород из воды.
— Если катион металла стоит в ряду активности до алюминия включительно (от Li до Al), то 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 соответствующего неметалла (галогена или серы).
— Если анион кислородсодержащий (SO₄²⁻, NO₃⁻, PO₄³⁻ и др.) или это фторид-ион F⁻, то на аноде окисляется вода с выделением кислорода O₂.

Разберем предложенные соли:

А) CuBr₂ (бромид меди(II))
Катион Cu²⁺ стоит в ряду активности после водорода, значит, на катоде выделится металл (медь).
Анион Br⁻ является бескислородным, значит, на аноде выделится галоген (бром).
Уравнение электролиза: CuBr₂ → (электролиз) Cu↓ + Br₂.
Этому соответствует вариант №2.

Б) CuSO₄ (сульфат меди(II))
Катион Cu²⁺ стоит после водорода, на катоде выделится металл (медь).
Анион SO₄²⁻ является кислородсодержащим, значит, на аноде выделится кислород.
Уравнение электролиза: 2CuSO₄ + 2H₂O → (электролиз) 2Cu↓ + O₂↑ + 2H₂SO₄.
Этому соответствует вариант №1.

В) KI (йодид калия)
Катион K⁺ — это активный металл (стоит до алюминия), поэтому на катоде выделится водород.
Анион I⁻ является бескислородным, на аноде выделится галоген (йод).
Уравнение электролиза: 2KI + 2H₂O → (электролиз) H₂↑ + I₂↓ + 2KOH.
Этому соответствует вариант №3.

Ответ: А — 2, Б — 1, В — 3.

Источник: ФИПИ