Номер 200, страница 323 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.200. Напишите уравнения электролиза гидроксида калия: а) в расплаве; б) в водном растворе.

а) в расплаве;

Решение
При электролизе расплава гидроксида калия $KOH$ происходит его диссоциация на ионы калия $K^+$ и гидроксид-ионы $OH^-$.
$KOH \leftrightarrows K^+ + OH^-$
К катоду (отрицательно заряженному электроду) движутся положительно заряженные ионы калия $K^+$ и восстанавливаются до металлического калия.
Процесс на катоде (К): $K^+ + 1e^- \rightarrow K^0$
К аноду (положительно заряженному электроду) движутся отрицательно заряженные гидроксид-ионы $OH^-$ и окисляются с образованием кислорода и воды.
Процесс на аноде (А): $4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2\uparrow + 2H_2O$
Чтобы уравнять число электронов, принятых на катоде и отданных на аноде, умножим катодный процесс на 4:
$K: 4K^+ + 4e^- \rightarrow 4K$
$A: 4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2\uparrow + 2H_2O$
Суммарное ионное уравнение электролиза:
$4K^+ + 4OH^- \xrightarrow{электролиз} 4K + O_2\uparrow + 2H_2O$
Суммарное молекулярное уравнение электролиза расплава гидроксида калия:
$4KOH \xrightarrow{электролиз, t°} 4K + O_2\uparrow + 2H_2O$
Ответ: $4KOH \xrightarrow{электролиз, t°} 4K_{(катод)} + O_{2(анод)}\uparrow + 2H_2O_{(анод)}$

б) в водном растворе.

Решение
В водном растворе гидроксид калия полностью диссоциирует на ионы $K^+$ и $OH^-$. Кроме этих ионов, в растворе присутствуют молекулы воды $H_2O$, которые также могут участвовать в электролизе.
К катоду (К) движутся катионы $K^+$ и молекулы воды $H_2O$. Калий — очень активный металл (стоит в ряду напряжений левее алюминия), поэтому на катоде будут восстанавливаться молекулы воды, а не ионы калия.
Процесс на катоде (К): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2\uparrow + 2OH^-$
К аноду (А) движутся анионы $OH^-$ и молекулы воды $H_2O$. Так как в растворе щелочи концентрация гидроксид-ионов высока, на аноде происходит их окисление.
Процесс на аноде (А): $4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2\uparrow + 2H_2O$
Для составления суммарного уравнения уравняем число электронов. Умножим катодный процесс на 2:
$K: 4H_2O + 4e^- \rightarrow 2H_2\uparrow + 4OH^-$
$A: 4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2\uparrow + 2H_2O$
Сложив два полууравнения, получим суммарное ионное уравнение:
$4H_2O + 4OH^- \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + 4OH^- + O_2\uparrow + 2H_2O$
Сократив одинаковые частицы ($4OH^-$ и $2H_2O$) в левой и правой частях, получим:
$2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$
Таким образом, при электролизе водного раствора гидроксида калия происходит электролиз воды. Ионы $K^+$ и $OH^-$ не расходуются в суммарной реакции, но обеспечивают электропроводность раствора. По мере протекания электролиза вода расходуется, а концентрация раствора $KOH$ увеличивается.
Ответ: $2H_2O \xrightarrow{электролиз, KOH} 2H_{2(катод)}\uparrow + O_{2(анод)}\uparrow$