Номер 4, страница 75, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Напишите уравнения электролиза водных растворов хлорида кальция, сульфата магния.

Электролиз представляет собой окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании электрического тока через раствор или расплав электролита. В водных растворах, помимо ионов электролита, в электродных процессах может участвовать вода.

Электролиз водного раствора хлорида кальция ($CaCl_2$)

В водном растворе хлорид кальция диссоциирует на ионы:

$CaCl_2 \rightleftarrows Ca^{2+} + 2Cl^-$

Также в растворе присутствуют молекулы воды и в незначительном количестве ионы $H^+$ и $OH^-$.

На катоде (отрицательный электрод) происходит процесс восстановления. К нему движутся катионы $Ca^{2+}$ и молекулы воды. Кальций является активным металлом (в электрохимическом ряду напряжений стоит левее алюминия), поэтому вместо его ионов восстанавливаться будут молекулы воды:

Катод (-): $2H_2o + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$

На аноде (положительный электрод) происходит процесс окисления. К нему движутся анионы $Cl^-$ и молекулы воды. При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде окисляются анионы кислоты, а не вода:

Анод (+): $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2 \uparrow$

Суммируя катодный и анодный процессы, получаем суммарное ионное уравнение электролиза:

$2H_2o + 2Cl^- \xrightarrow{электролиз} H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow + 2OH^-$

Ионы $Ca^{2+}$ остаются в растворе и взаимодействуют с образующимися гидроксид-ионами $OH^-$, формируя гидроксид кальция $Ca(OH)_2$. Таким образом, суммарное молекулярное уравнение процесса выглядит так:

$CaCl_2 + 2H_2o \xrightarrow{электролиз} Ca(OH)_2 \downarrow + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$

Ответ: Суммарное уравнение электролиза водного раствора хлорида кальция: $CaCl_2 + 2H_2o \xrightarrow{электролиз} Ca(OH)_2 \downarrow + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$.

Электролиз водного раствора сульфата магния ($MgSO_4$)

В водном растворе сульфат магния диссоциирует на ионы:

$MgSO_4 \rightleftarrows Mg^{2+} + SO_4^{2-}$

Также в растворе присутствуют молекулы воды $H_2O$ и ионы $H^+$ и $OH^-$.

На катоде (отрицательный электрод) происходит процесс восстановления. К нему движутся катионы $Mg^{2+}$ и молекулы воды. Магний – активный металл, поэтому на катоде восстанавливается вода:

Катод (-): $2H_2o + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$

На аноде (положительный электрод) происходит процесс окисления. К нему движутся анионы $SO_4^{2-}$ и молекулы воды. Сульфат-ион является анионом кислородсодержащей кислоты, в котором сера находится в высшей степени окисления (+6), поэтому он не окисляется в водном растворе. Вместо него окисляются молекулы воды:

Анод (+): $2H_2o - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$

В данном случае и катион, и анион соли не участвуют в электродных процессах. Происходит электролиз самой воды, а сульфат магния выполняет роль электролита, обеспечивающего электропроводность раствора. Суммарный процесс можно описать уравнением электролиза воды:

$2H_2o \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Образующиеся у катода ионы $OH^-$ и у анода ионы $H^+$ остаются в приэлектродных пространствах или рекомбинируют в воду. Концентрация соли $MgSO_4$ в растворе будет возрастать по мере расходования воды.

Ответ: Суммарное уравнение электролиза водного раствора сульфата магния сводится к электролизу воды: $2H_2o \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$.