Номер 4, страница 59 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I. Электролиз расплавов и растворов. Практическое применение электролиза. Глава II. Химические реакции - номер 4, страница 59.

Условие.

4. Электролиз растворов — это _________

Примеры

1) $CuBr_2$ → _________

катод(-) _________

анод(+) _________

2) $NaCl$ → _________

катод(-) _________

анод(+) _________

3) $CuSO_4$ → _________

катод(-) _________

анод(+) _________

Решение.

Решение 2.

4. Электролиз растворов — это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор электролита. Особенностью электролиза растворов является то, что в электродных процессах наряду с ионами электролита могут участвовать молекулы воды.

Примеры

1) CuBr₂

Решение

В водном растворе бромид меди(II) диссоциирует на ионы: $CuBr_2 \leftrightarrow Cu^{2+} + 2Br^{-}$. В электролизе также участвуют молекулы воды $H_2O$.

К отрицательно заряженному катоду движутся катионы $Cu^{2+}$ и молекулы воды. Согласно ряду активности металлов, медь стоит после водорода, поэтому на катоде происходит восстановление ионов меди, а не воды.

К положительно заряженному аноду движутся анионы $Br^{-}$ и молекулы воды. При электролизе растворов солей бескислородных кислот (кроме фторидов) на аноде окисляются анионы кислотного остатка, а не вода.

Процессы на электродах:

Катод(−): $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu$

Анод(+): $2Br^{-} - 2e^{-} \rightarrow Br_2$

Суммарное уравнение электролиза: $CuBr_2 \xrightarrow{электролиз} Cu + Br_2$.

Ответ:

$CuBr_2 \rightarrow Cu + Br_2$

катод(−) $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu$

анод(+) $2Br^{-} - 2e^{-} \rightarrow Br_2$

2) NaCl

Решение

В водном растворе хлорид натрия диссоциирует на ионы: $NaCl \leftrightarrow Na^{+} + Cl^{-}$. В электролизе также участвуют молекулы воды $H_2O$.

К катоду движутся катионы $Na^{+}$ и молекулы воды. Натрий – активный металл (в ряду активности стоит до алюминия), поэтому на катоде происходит восстановление молекул воды.

К аноду движутся анионы $Cl^{-}$ и молекулы воды. Анион $Cl^{-}$ относится к анионам бескислородных кислот (кроме $F^{-}$), поэтому на аноде окисляется он, а не вода.

Процессы на электродах:

Катод(−): $2H_2O + 2e^{-} \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^{-}$

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

Ионы $Na^{+}$ остаются в растворе и взаимодействуют с гидроксид-ионами, образуя гидроксид натрия $NaOH$. Суммарное уравнение электролиза: $2NaCl + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2NaOH + H_2 \uparrow + Cl_2 \uparrow$.

Ответ:

$2NaCl + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 + Cl_2$

катод(−) $2H_2O + 2e^{-} \rightarrow H_2 + 2OH^{-}$

анод(+) $2Cl^{-} - 2e^{-} \rightarrow Cl_2$

3) CuSO₄

Решение

В водном растворе сульфат меди(II) диссоциирует на ионы: $CuSO_4 \leftrightarrow Cu^{2+} + SO_4^{2-}$. В электролизе также участвуют молекулы воды $H_2O$.

К катоду движутся катионы $Cu^{2+}$ и молекулы воды. Медь – малоактивный металл, поэтому на катоде восстанавливаются ионы меди.

К аноду движутся анионы $SO_4^{2-}$ и молекулы воды. Сульфат-ион $SO_4^{2-}$ – кислородсодержащий, поэтому в водном растворе он не окисляется. Вместо него окисляются молекулы воды.

Процессы на электродах:

Катод(−): $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu$

Анод(+): $2H_2O - 4e^{-} \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^{+}$

Для составления суммарного уравнения необходимо уравнять количество электронов. Умножим уравнение на катоде на 2. Ионы $H^{+}$ и сульфат-ионы $SO_4^{2-}$ образуют в растворе серную кислоту. Суммарное уравнение: $2CuSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{электролиз} 2Cu \downarrow + O_2 \uparrow + 2H_2SO_4$.

Ответ:

$2CuSO_4 + 2H_2O \rightarrow 2Cu + O_2 + 2H_2SO_4$

катод(−) $Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu$

анод(+) $2H_2O - 4e^{-} \rightarrow O_2 + 4H^{+}$