Номер 8, страница 29 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 5. Хлороводород. Соляная кислота. Глава 1. Неметаллы - номер 8, страница 29.

Условие.

8. В промышленности бертолетову соль получают электролизом раствора хлорида калия в электролизёре без диафрагмы. Напишите уравнение реакции.

Решение.

Решение 2.

8. Получение бертолетовой соли (хлората калия, $KClO_3$) в промышленности основано на электролизе водного раствора хлорида калия ($KCl$). Важнейшим условием процесса является использование электролизёра без диафрагмы и поддержание повышенной температуры (около 70-80°C). Отсутствие диафрагмы позволяет продуктам, образующимся на катоде и аноде, смешиваться и вступать в дальнейшие химические реакции.

Решение

Процесс получения хлората калия можно условно разделить на несколько ключевых стадий.

1. Электрохимические реакции на электродах.

При пропускании постоянного электрического тока через водный раствор хлорида калия на электродах происходят следующие процессы:

• На катоде (отрицательно заряженном электроде) происходит восстановление молекул воды с выделением водорода и образованием гидроксид-ионов:

  $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$

• На аноде (положительно заряженном электроде) происходит окисление хлорид-ионов с выделением газообразного хлора:

  $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2 \uparrow$

Образующиеся гидроксид-ионы ($OH^-$) соединяются с ионами калия ($K^+$), присутствующими в растворе, образуя гидроксид калия ($KOH$). Таким образом, первичными продуктами электролиза являются водород, хлор и гидроксид калия. Суммарное уравнение этого этапа:

$2KCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2KOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$

2. Химическое взаимодействие продуктов электролиза.

Так как процесс ведется без диафрагмы, образовавшиеся хлор ($Cl_2$) и гидроксид калия ($KOH$) находятся в общем объеме электролита и реагируют между собой. При повышенной температуре реакция приводит к образованию хлората калия и хлорида калия (реакция диспропорционирования хлора в горячей щелочи):

$3Cl_2 + 6KOH \xrightarrow{t^\circ} KClO_3 + 5KCl + 3H_2O$

3. Вывод итогового суммарного уравнения.

Чтобы получить одно уравнение, описывающее весь процесс, необходимо сложить уравнения электролиза и последующей химической реакции, исключив промежуточные вещества ($KOH$ и $Cl_2$). Для этого скомбинируем уравнения (1) и (2). Умножим уравнение (1) на 3, чтобы уравнять количество $KOH$ и $Cl_2$:

$6KCl + 6H_2O \rightarrow 6KOH + 3H_2 + 3Cl_2$

Теперь сложим это уравнение с уравнением (2):

$(6KCl + 6H_2O) + (3Cl_2 + 6KOH) \rightarrow (6KOH + 3H_2 + 3Cl_2) + (KClO_3 + 5KCl + 3H_2O)$

После сокращения одинаковых веществ ($6KOH$ и $3Cl_2$) и приведения подобных членов ($KCl$ и $H_2O$) с обеих сторон, получаем окончательное суммарное уравнение:

$KCl + 3H_2O \xrightarrow{электролиз} KClO_3 + 3H_2 \uparrow$

Ответ: $KCl + 3H_2O \xrightarrow{электролиз} KClO_3 + 3H_2 \uparrow$