Номер 5, страница 60 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I. Электролиз расплавов и растворов. Практическое применение электролиза. Глава II. Химические реакции - номер 5, страница 60.

Условие.

5. Сделайте обобщение и заполните пропуски в таблице.

Катодные процессы при электролизе (+nē)

Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn:

$M^{n+}$ не восстанавливается

$2H_2O + 2\bar{e} \rightarrow \boxed{\phantom{}} + 2 \boxed{\phantom{}}$

Zn, Fe, Ni, Sn, Pb:

$M^{n+} + n\bar{e} \rightarrow M^0$

$2H_2O + 2\bar{e} \rightarrow \boxed{\phantom{}} + \boxed{\phantom{}}$

$+ 2\boxed{\phantom{}}\boxed{\phantom{}}$

H2:

(Пусто)

Cu, Hg, Ag, Au:

$M^{n+} + n\bar{e} \rightarrow M^0$

Усиление окислительных свойств катионов

(способность принимать электроны)

Анодные процессы при электролизе (–nē)

Анод:

Нерастворимый

Кислотный остаток $Ac^{m-}$ (acid — кислота)

бескислородный:

Окисление аниона (кроме фторида)

$Ac^{m-} - m\bar{e} \rightarrow Ac^0$

кислородсодержащий:

В щелочной среде

$4OH^- - 4\bar{e} \rightarrow O_2 + 2H_2O$

В кислотной и нейтральной средах

$2H_2O - 4\bar{e} \rightarrow \boxed{\phantom{}} + 4\boxed{\phantom{}}$

Решение.

Решение 2.

Катодные процессы при электролизе (+nē)

Для металлов Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn:

При электролизе водных растворов солей очень активных металлов (расположенных в ряду активности левее марганца) катионы металла не восстанавливаются из-за их высокого электродного потенциала. Вместо этого на катоде происходит восстановление молекул воды. Этот процесс сопровождается выделением газообразного водорода и образованием гидроксид-ионов, что приводит к увеличению pH в прикатодной области. Уравнение этой реакции:

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

Таким образом, в пустые ячейки таблицы необходимо вписать формулу молекулярного водорода ($H_2$) и гидроксид-иона ($OH$).

Ответ: $2H_2O + 2\bar{e} \rightarrow \boxed{H_2} + 2\boxed{OH}^-$

Для металлов Zn, Fe, Ni, Sn, Pb:

Для металлов средней активности (в ряду напряжений от Mn до H₂) на катоде могут конкурировать два процесса: восстановление катионов самого металла и восстановление воды (в нейтральных и щелочных растворах) или ионов водорода (в кислых растворах). В таблице указан процесс восстановления воды, который протекает аналогично случаю с активными металлами:

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

Поэтому в пропуски в этой строке нужно вписать $H_2$ и $OH$. Следующая строка в таблице, "$+ 2\square\square^-$", скорее всего, содержит опечатку и предназначалась для описания процесса в кислой среде ($2H^+ + 2\bar{e} \rightarrow H_2\uparrow$), но в представленном виде её заполнить невозможно.

Ответ: $2H_2O + 2\bar{e} \rightarrow \boxed{H_2} + 2\boxed{OH}^-$

Анодные процессы при электролизе (-nē)

Нерастворимый анод, кислородсодержащий кислотный остаток, в кислотной и нейтральной средах:

При использовании нерастворимого (инертного) анода в процессе электролиза водных растворов, содержащих кислородсодержащие анионы (такие как $SO_4^{2-}$, $NO_3^-$, $CO_3^{2-}$) или фторид-ион ($F^-$), эти анионы не окисляются. Вместо этого окислению подвергаются молекулы воды. В результате этого процесса на аноде выделяется газообразный кислород и образуются ионы водорода, что вызывает подкисление раствора в прианодной зоне. Уравнение реакции окисления воды имеет вид:

$2H_2O - 4\bar{e} \rightarrow O_2\uparrow + 4H^+$

Соответственно, в пустые ячейки необходимо вписать формулу молекулярного кислорода ($O_2$) и иона водорода ($H$).

Ответ: $2H_2O - 4\bar{e} \rightarrow \boxed{O_2} + 4\boxed{H}^+$