Номер 8, страница 71 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 10. Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз. Глава 2. Химические реакции - номер 8, страница 71.

Условие.

8. Какой процесс называют электролизом? Напишите уравнения реакций электролиза расплава хлорида кальция, водного раствора хлорида меди (II), водного раствора нитрата калия.

Решение.

Решение 2.

Электролиз — это совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих на электродах при прохождении постоянного электрического тока через раствор или расплав электролита. Процесс восстановления (присоединения электронов) происходит на катоде (отрицательно заряженном электроде), а процесс окисления (отдачи электронов) — на аноде (положительно заряженном электроде).

Электролиз расплава хлорида кальция ($CaCl_2$)

В расплаве хлорид кальция диссоциирует на ионы: $CaCl_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^{-}$. Так как в расплаве нет молекул воды, в электролизе участвуют только ионы соли.

На катод (отрицательный электрод) движутся положительно заряженные ионы кальция $Ca^{2+}$ и восстанавливаются до металлического кальция.
Катод(-): $Ca^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Ca$

На анод (положительный электрод) движутся отрицательно заряженные хлорид-ионы $Cl^{-}$ и окисляются до молекулярного хлора.
Анод(+): $2Cl^{-} - 2e^{-} \rightarrow Cl_2 \uparrow$

Суммарное уравнение электролиза расплава хлорида кальция:
$CaCl_2 \xrightarrow{электролиз} Ca + Cl_2 \uparrow$

Ответ:Катод(-): $Ca^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Ca$; Анод(+): $2Cl^{-} - 2e^{-} \rightarrow Cl_2 \uparrow$; Суммарное уравнение: $CaCl_2 \xrightarrow{электролиз} Ca + Cl_2 \uparrow$.

Электролиз водного раствора хлорида меди (II) ($CuCl_2$)

В водном растворе, помимо ионов соли ($Cu^{2+}$ и $Cl^{-}$), присутствуют молекулы воды $H_2O$. Поэтому на электродах будет происходить конкуренция между ионами соли и водой.

На катоде(-) конкурируют ионы $Cu^{2+}$ и молекулы $H_2O$. Медь — металл, стоящий в ряду активности после водорода, поэтому на катоде будут восстанавливаться ионы меди.
Катод(-): $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu$

На аноде(+) конкурируют ионы $Cl^{-}$ и молекулы $H_2O$. При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде окисляется анион кислоты.
Анод(+): $2Cl^{-} - 2e^{-} \rightarrow Cl_2 \uparrow$

Суммарное уравнение электролиза водного раствора хлорида меди (II):
$CuCl_2 \xrightarrow{электролиз} Cu + Cl_2 \uparrow$

Ответ:Катод(-): $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu$; Анод(+): $2Cl^{-} - 2e^{-} \rightarrow Cl_2 \uparrow$; Суммарное уравнение: $CuCl_2 \xrightarrow{электролиз} Cu + Cl_2 \uparrow$.

Электролиз водного раствора нитрата калия ($KNO_3$)

В водном растворе присутствуют ионы $K^{+}$, $NO_3^{-}$ и молекулы воды $H_2O$.

На катоде(-) конкурируют ионы $K^{+}$ и молекулы $H_2O$. Калий — очень активный металл (стоит в начале ряда активности), поэтому вместо его ионов будут восстанавливаться молекулы воды.
Катод(-): $2H_2O + 2e^{-} \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^{-}$

На аноде(+) конкурируют нитрат-ионы $NO_3^{-}$ и молекулы $H_2O$. Нитрат-ион является анионом кислородсодержащей кислоты, поэтому вместо него будут окисляться молекулы воды.
Анод(+): $2H_2O - 4e^{-} \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^{+}$

В данном случае ионы соли ($K^{+}$ и $NO_3^{-}$) не участвуют в электродных процессах, а происходит электролиз воды. Соль лишь увеличивает электропроводность раствора. Суммарное уравнение — это уравнение электролиза воды.
$2H_2O \xrightarrow{электролиз, KNO_3} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

Ответ:Катод(-): $2H_2O + 2e^{-} \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^{-}$; Анод(+): $2H_2O - 4e^{-} \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^{+}$; Суммарное уравнение: $2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$.