Номер 11, страница 54 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

11. Приведите формулы трёх веществ, при электролизе водных растворов которых происходит разложение воды.

Электролиз водного раствора вещества приводит к разложению воды в том случае, если и катион, и анион электролита не участвуют в электродных процессах, уступая в конкуренции молекулам воды. Это происходит, когда электролит образован:

1. Катионом активного металла (в ряду активности металлов от Li до Al включительно) или ионом аммония $NH_4^+$. В этом случае на катоде (отрицательный электрод) вместо катиона металла будет восстанавливаться вода с выделением водорода:
Катод (-): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2\uparrow + 2OH^-$

2. Анионом кислородсодержащей кислоты (например, $SO_4^{2-}, NO_3^-, PO_4^{3-}$) или фторид-ионом ($F^-$). В этом случае на аноде (положительный электрод) вместо аниона будет окисляться вода с выделением кислорода:
Анод (+): $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2\uparrow + 4H^+$

Таким образом, суммарный процесс представляет собой разложение воды: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$. Электролит при этом не расходуется, а лишь обеспечивает электропроводность раствора, и его концентрация со временем возрастает.

Исходя из этих правил, можно привести следующие примеры трех веществ:

Сульфат натрия ($Na_2SO_4$). Это соль, образованная катионом активного металла натрия ($Na^+$) и анионом кислородсодержащей кислоты ($SO_4^{2-}$). При электролизе водного раствора этого вещества на катоде выделяется водород, а на аноде — кислород.

Нитрат калия ($KNO_3$). Это соль, образованная катионом активного металла калия ($K^+$) и анионом кислородсодержащей кислоты ($NO_3^-$). Процессы на электродах аналогичны предыдущему примеру.

Серная кислота ($H_2SO_4$). При электролизе ее водного раствора на катоде восстанавливаются катионы водорода ($2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2\uparrow$), а на аноде окисляются молекулы воды, так как сульфат-ион ($SO_4^{2-}$) устойчив к окислению. Суммарный процесс также сводится к разложению воды.

Ответ: $Na_2SO_4$, $KNO_3$, $H_2SO_4$.