Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

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

А) MgCl₂ (хлорид магния)
1. На катоде: Магний (Mg) — это активный металл (стоит в ряду напряжений левее алюминия включительно). В водных растворах такие катионы не восстанавливаются, вместо них восстанавливается вода с выделением водорода: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻.
2. На аноде: Хлорид-ион (Cl⁻) является бескислородным анионом (кроме фторида). Такие анионы легко окисляются до свободного галогена: 2Cl⁻ − 2e⁻ → Cl₂↑.
Продукты: H₂ и Cl₂. Это соответствует варианту 3.

Б) AlCl₃ (хлорид алюминия)
1. На катоде: Алюминий (Al) также относится к активным металлам. Как и в случае с магнием, на катоде происходит восстановление воды и выделяется водород: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻.
2. На аноде: Аналогично предыдущему случаю, хлорид-ионы окисляются до хлора: 2Cl⁻ − 2e⁻ → Cl₂↑.
Продукты: H₂ и Cl₂. Это соответствует варианту 3.

В) H₂SO₄ (серная кислота)
1. На катоде: В растворе присутствуют ионы водорода H⁺, которые восстанавливаются до газообразного водорода: 2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑.
2. На аноде: Сульфат-ион (SO₄²⁻) является кислородсодержащим анионом в высшей степени окисления. Такие анионы на аноде не окисляются, вместо них окисляется вода с выделением кислорода: 2H₂O − 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺.
Фактически происходит электролиз воды. Продукты: H₂ и O₂. Это соответствует варианту 1.

Г) CuSO₄ (сульфат меди(II))
1. На катоде: Медь (Cu) — это малоактивный металл (стоит в ряду напряжений после водорода). Катионы таких металлов восстанавливаются до чистого металла: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu↓.
2. На аноде: Сульфат-ион (SO₄²⁻) — кислородсодержащий анион, он не окисляется. Происходит окисление воды с выделением кислорода: 2H₂O − 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺.
Продукты: Cu и O₂. Это соответствует варианту 2.

Ответ: А — 3, Б — 3, В — 1, Г — 2.

Источник: ФИПИ