Задание №20 — Теоретические основы химии
Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделились на инертных электродах:
к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
| А) | K2SO4 |
| Б) | CuBr2 |
| В) | Fe(NO3)2 |
| Г) | CaCl2 |
| 1) | водород, металл и кислород |
| 2) | металл и кислород |
| 3) | водород и кислород |
| 4) | водород и галоген |
| 5) | металл и галоген |
| 6) | металл, водород и галоген |
Правильный ответ
3514
Пояснение
Решение.
Для решения этой задачи вспомним основные правила электролиза водных растворов солей на инертных электродах.
А) K2SO4 (сульфат калия)
1. На катоде: калий (K) — активный металл (стоит в ряду напряжений до алюминия включительно). Такие катионы не восстанавливаются, вместо них восстанавливается вода с выделением водорода: 2H2O + 2e− → H2↑ + 2OH−.
2. На аноде: сульфат-ион (SO42−) — кислородсодержащий остаток. Такие анионы не окисляются, вместо них окисляется вода с выделением кислорода: 2H2O − 4e− → O2↑ + 4H+.
Таким образом, продуктами электролиза являются водород и кислород (фактически идет электролиз воды).
Соответствует варианту 3.
Б) CuBr2 (бромид меди(II))
1. На катоде: медь (Cu) — малоактивный металл (стоит в ряду напряжений после водорода). Катионы таких металлов восстанавливаются до чистого металла: Cu2+ + 2e− → Cu0.
2. На аноде: бромид-ион (Br−) — бескислородный анион (кроме фторида). Такие анионы окисляются до свободного галогена: 2Br− − 2e− → Br2.
Продукты электролиза: металл и галоген.
Соответствует варианту 5.
В) Fe(NO3)2 (нитрат железа(II))
1. На катоде: железо (Fe) — металл средней активности (стоит в ряду напряжений между алюминием и водородом). В этом случае на катоде одновременно восстанавливаются и катионы металла, и молекулы воды. Выделяются металл и водород.
2. На аноде: нитрат-ион (NO3−) — кислородсодержащий остаток. Он не окисляется, вместо него окисляется вода с выделением кислорода.
Продукты электролиза: водород, металл и кислород.
Соответствует варианту 1.
Г) CaCl2 (хлорид кальция)
1. На катоде: кальций (Ca) — активный металл. Он не восстанавливается, на электроде выделяется водород из воды.
2. На аноде: хлорид-ион (Cl−) — бескислородный анион. Он окисляется до свободного галогена (хлора): 2Cl− − 2e− → Cl2↑.
Продукты электролиза: водород и галоген.
Соответствует варианту 4.
Ответ: А → 3, Б → 5, В → 1, Г → 4.
Источник: ФИПИ