Номер 7, страница 75, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. Составьте уравнение электролиза раствора нитрата серебра $AgNO_3$. По окончании процесса электролиза раствор какого вещества останется в электролизёре?

Решение

Электролиз водного раствора нитрата серебра ($AgNO_3$) — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании электрического тока через раствор электролита.

В водном растворе нитрат серебра, как сильный электролит, полностью диссоциирует на ионы:

$AgNO_3 \rightarrow Ag^+ + NO_3^-$

Также в растворе присутствуют молекулы воды, которые незначительно диссоциируют:

$H_2o \rightleftharpoons H^+ + OH^-$

Следовательно, в растворе находятся катионы $Ag^+$, $H^+$ и анионы $NO_3^-$, $OH^-$, а также молекулы $H_2O$.

При пропускании тока ионы движутся к электродам:

1. На катоде (К, отрицательный электрод) происходит процесс восстановления. К нему притягиваются катионы $Ag^+$ и $H^+$. Согласно ряду стандартных электродных потенциалов, катионы металлов, стоящих после водорода (включая серебро), восстанавливаются в первую очередь. Поэтому на катоде будет восстанавливаться серебро:

К(-): $Ag^+ + 1e^- \rightarrow Ag \downarrow$

2. На аноде (А, положительный электрод) происходит процесс окисления. К нему притягиваются анионы $NO_3^-$ и $OH^-$. При электролизе растворов солей, содержащих кислородсодержащие анионы (такие как $NO_3^-$, $SO_4^{2-}$), на аноде окисляются молекулы воды (так как это энергетически выгоднее, чем окисление самого аниона):

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

Чтобы составить общее уравнение реакции, необходимо уравнять количество электронов, отданных на аноде и принятых на катоде. Наименьшее общее кратное для 1 и 4 равно 4. Поэтому мы умножаем уравнение для катода на 4:

К(-): $4Ag^+ + 4e^- \rightarrow 4Ag \downarrow$

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

Суммируя два полууравнения, получаем ионное уравнение электролиза:

$4Ag^+ + 2H_2o \xrightarrow{электролиз} 4Ag \downarrow + O_2 \uparrow + 4H^+$

Теперь запишем молекулярное уравнение, добавив к ионам противоионы ($NO_3^-$), которые не участвовали в электродных процессах. Образовавшиеся на аноде ионы водорода $H^+$ соединяются с нитрат-ионами $NO_3^-$, образуя азотную кислоту $HNO_3$.

Суммарное молекулярное уравнение электролиза раствора нитрата серебра:

$4AgNO_3 + 2H_2o \xrightarrow{электролиз} 4Ag \downarrow + O_2 \uparrow + 4HNO_3$

Из уравнения видно, что в ходе электролиза расходуется нитрат серебра и вода, а образуются металлическое серебро на катоде, газообразный кислород на аноде и азотная кислота в растворе. Таким образом, по окончании процесса в электролизёре останется раствор азотной кислоты.

Ответ: Суммарное уравнение электролиза раствора нитрата серебра: $4AgNO_3 + 2H_2o \xrightarrow{электролиз} 4Ag \downarrow + O_2 \uparrow + 4HNO_3$. По окончании процесса электролиза в электролизёре останется раствор азотной кислоты ($HNO_3$).