Номер 202, страница 323 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

11.202. Напишите уравнения полуреакций и суммарное уравнение электролиза водного раствора: $\mathrm{а}) \mathrm{Cu}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_2;$ б) LiBr; $\mathrm{в}) \mathrm{Ba}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2;$ $\mathrm{г}) {\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4;$ $\mathrm{д}) {\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4.$

а) Cu(NO₃)₂
Электролиз водного раствора нитрата меди(II) с инертными электродами.
В растворе вещество диссоциирует на ионы: $Cu(NO_3)_2 \leftrightarrow Cu^{2+} + 2NO_3^-$.
На катоде (–) происходит процесс восстановления. Конкурирующие частицы: катионы $Cu^{2+}$ и молекулы воды $H_2O$. Медь – металл, стоящий в ряду активности после водорода, поэтому на катоде восстанавливаются катионы меди.
Процесс на катоде: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$
На аноде (+) происходит процесс окисления. Конкурирующие частицы: анионы $NO_3^-$ и молекулы воды $H_2O$. Нитрат-ион – анион кислородсодержащей кислоты, поэтому он не окисляется, вместо него окисляются молекулы воды.
Процесс на аноде: $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$
Чтобы составить суммарное уравнение, необходимо уравнять количество электронов. Для этого умножим катодный процесс на 2. Суммарное ионное уравнение: $2Cu^{2+} + 2H_2O \rightarrow 2Cu \downarrow + O_2 \uparrow + 4H^+$.
С учетом ионов-наблюдателей ($NO_3^-$) получаем молекулярное уравнение:
$2Cu(NO_3)_2 + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2Cu \downarrow + O_2 \uparrow + 4HNO_3$
Ответ:
Полуреакции:
Катод (–): $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$
Анод (+): $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$
Суммарное уравнение: $2Cu(NO_3)_2 + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2Cu \downarrow + O_2 \uparrow + 4HNO_3$

б) LiBr
Электролиз водного раствора бромида лития с инертными электродами.
В растворе вещество диссоциирует на ионы: $LiBr \leftrightarrow Li^+ + Br^-$.
На катоде (–) конкурируют катионы $Li^+$ и молекулы $H_2O$. Литий – активный металл (I группа), поэтому восстанавливаются молекулы воды.
Процесс на катоде: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$
На аноде (+) конкурируют анионы $Br^-$ и молекулы $H_2O$. Бромид-ион – анион бескислородной кислоты, он окисляется.
Процесс на аноде: $2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2$
Количество электронов в полуреакциях равно. Суммируем их:
Суммарное ионное уравнение: $2H_2O + 2Br^- \rightarrow H_2 \uparrow + Br_2 + 2OH^-$.
С учетом ионов-наблюдателей ($Li^+$) получаем молекулярное уравнение:
$2LiBr + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2LiOH + H_2 \uparrow + Br_2$
Ответ:
Полуреакции:
Катод (–): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$
Анод (+): $2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2$
Суммарное уравнение: $2LiBr + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2LiOH + H_2 \uparrow + Br_2$

в) Ba(OH)₂
Электролиз водного раствора гидроксида бария с инертными электродами.
В растворе вещество диссоциирует на ионы: $Ba(OH)_2 \leftrightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$.
На катоде (–) конкурируют катионы $Ba^{2+}$ и молекулы $H_2O$. Барий – активный металл (II группа), поэтому восстанавливаются молекулы воды.
Процесс на катоде: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$
На аноде (+) конкурируют анионы $OH^-$ и молекулы $H_2O$. В щелочной среде окисляются гидроксид-ионы.
Процесс на аноде: $4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 2H_2O$
Умножим катодный процесс на 2 для баланса электронов и сложим с анодным:
Катод (–) $\times 2$: $4H_2O + 4e^- \rightarrow 2H_2 \uparrow + 4OH^-$
Суммарно: $4H_2O + 4OH^- \rightarrow 2H_2 \uparrow + 4OH^- + O_2 \uparrow + 2H_2O$.
После сокращения одинаковых частиц ($4OH^-$ и $2H_2O$) получаем, что в итоге происходит электролиз воды, а $Ba(OH)_2$ выступает в роли электролита.
Ответ:
Полуреакции:
Катод (–): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$
Анод (+): $4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 2H_2O$
Суммарное уравнение: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

г) H₂SO₄
Электролиз водного раствора серной кислоты с инертными электродами.
В растворе кислота диссоциирует: $H_2SO_4 \leftrightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$.
На катоде (–) конкурируют катионы $H^+$ и молекулы $H_2O$. В кислой среде восстанавливаются ионы водорода.
Процесс на катоде: $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$
На аноде (+) конкурируют анионы $SO_4^{2-}$ и молекулы $H_2O$. Сульфат-ион – анион кислородсодержащей кислоты, он не окисляется. Окисляются молекулы воды.
Процесс на аноде: $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$
Умножим катодный процесс на 2 для баланса электронов и сложим с анодным:
Катод (–) $\times 2$: $4H^+ + 4e^- \rightarrow 2H_2 \uparrow$
Суммарно: $4H^+ + 2H_2O \rightarrow 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow + 4H^+$.
После сокращения ионов $H^+$ получаем, что происходит электролиз воды, а $H_2SO_4$ является электролитом.
Ответ:
Полуреакции:
Катод (–): $2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow$
Анод (+): $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$
Суммарное уравнение: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

д) Na₂SO₄
Электролиз водного раствора сульфата натрия с инертными электродами.
В растворе соль диссоциирует: $Na_2SO_4 \leftrightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-}$.
На катоде (–) конкурируют катионы $Na^+$ и молекулы $H_2O$. Натрий – активный металл, поэтому восстанавливаются молекулы воды.
Процесс на катоде: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$
На аноде (+) конкурируют анионы $SO_4^{2-}$ и молекулы $H_2O$. Сульфат-ион – анион кислородсодержащей кислоты, окисляются молекулы воды.
Процесс на аноде: $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$
Умножим катодный процесс на 2 для баланса электронов и сложим с анодным:
Катод (–) $\times 2$: $4H_2O + 4e^- \rightarrow 2H_2 \uparrow + 4OH^-$
Суммарно: $4H_2O + 2H_2O \rightarrow 2H_2 \uparrow + 4OH^- + O_2 \uparrow + 4H^+$.
Ионы $4H^+$ и $4OH^-$ образуют $4H_2O$. После сокращения молекул воды получаем, что происходит электролиз воды, а $Na_2SO_4$ является электролитом.
Ответ:
Полуреакции:
Катод (–): $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$
Анод (+): $2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$
Суммарное уравнение: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$