Задание №20 — Теоретические основы химии

Решение.

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

1. Процессы на катоде (отрицательный электрод):
— Если катион металла стоит в ряду активности до алюминия (включительно), то на катоде восстанавливается вода и выделяется водород H₂.
— Если катион металла стоит между алюминием и водородом, то на катоде восстанавливаются и металл, и вода (выделяются металл и водород).
— Если катион металла стоит после водорода, то на катоде восстанавливается только металл.

2. Процессы на аноде (положительный электрод):
— Если анион бескислородный (кроме фторид-иона F⁻), то окисляется сам анион и выделяется неметалл (галоген, сера и т.д.).
— Если анион кислородсодержащий или это фторид-ион F⁻, то на аноде окисляется вода и выделяется кислород O₂.

Разберем каждую соль из условия:

А) Сульфат меди(II) — CuSO₄
Катион Cu²⁺ стоит в ряду активности после водорода, значит, на катоде выделится металл (медь).
Анион SO₄²⁻ является кислородсодержащим, значит, на аноде выделится кислород.
Продукты: металл, кислород. Это соответствует варианту 3.

Б) Фторид калия — KF
Катион K⁺ — активный металл (до алюминия), значит, на катоде выделится водород.
Анион F⁻ (фторид) является исключением: он не окисляется в водном растворе, вместо него окисляется вода и выделяется кислород.
Продукты: водород, кислород. Это соответствует варианту 5.

В) Хлорид меди(II) — CuCl₂
Катион Cu²⁺ стоит после водорода, на катоде выделится металл (медь).
Анион Cl⁻ — бескислородный (галогенид), на аноде выделится галоген (хлор).
Продукты: металл, галоген. Это соответствует варианту 1.

Г) Нитрат натрия — NaNO₃
Катион Na⁺ — активный металл, на катоде выделится водород.
Анион NO₃⁻ — кислородсодержащий, на аноде выделится кислород.
Продукты: водород, кислород. Это соответствует варианту 5.

Ответ: А → 3, Б → 5, В → 1, Г → 5.

Источник: ФИПИ