Вопрос, страница 116 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 18. Электролиз растворов и расплавов. Глава 4. Химические реакции - страница 116.

Условие.

Какие процессы будут происходить при пропускании через раствор электролита постоянного электрического тока?

Решение.

Решение 2.

При пропускании постоянного электрического тока через раствор электролита происходит совокупность физико-химических процессов, называемая электролизом. Этот процесс можно разбить на несколько ключевых этапов.

1. Электролитическая диссоциация
В растворе вещество-электролит (соль, кислота или основание) уже находится в диссоциированном состоянии, то есть распавшимся на положительно заряженные ионы — катионы, и отрицательно заряженные ионы — анионы. Например, раствор сульфата меди (II) $CuSO_4$ содержит катионы меди $Cu^{2+}$ и сульфат-анионы $SO_4^{2-}$. Эти ионы хаотично движутся в растворе.

2. Направленное движение ионов (ионная проводимость)
Когда в раствор погружают два электрода, подключенные к источнику постоянного тока, в растворе создается электрическое поле. Электрод, подключенный к отрицательному полюсу источника, называется катодом, а к положительному — анодом. Под действием этого поля хаотичное движение ионов сменяется направленным:
• Положительно заряженные катионы ($Cu^{2+}$, $H^+$, $Na^+$ и др.) движутся к отрицательно заряженному катоду.
• Отрицательно заряженные анионы ($SO_4^{2-}$, $Cl^-$, $OH^-$ и др.) движутся к положительно заряженному аноду.
Это упорядоченное движение ионов и представляет собой электрический ток в электролите.

3. Окислительно-восстановительные реакции на электродах
Достигнув электродов, ионы вступают с ними в реакции, обмениваясь электронами.

На катоде (отрицательный электрод) происходит процесс восстановления. Катионы принимают электроны от катода и восстанавливаются до нейтральных атомов или ионов с меньшей степенью окисления. Например, катионы меди, подойдя к катоду, получают электроны и превращаются в атомы металлической меди, которая осаждается на поверхности катода:
$K(-): Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$

На аноде (положительный электрод) происходит процесс окисления. Анионы отдают свои избыточные электроны аноду и окисляются. Например, анионы хлора окисляются до молекулярного хлора:
$A(+): 2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$
В некоторых случаях, например, при использовании активного анода (скажем, медного), окисляется не анион, а сам материал анода:
$A(+): Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{2+}$
Если же в растворе присутствуют анионы кислородсодержащих кислот (например, $SO_4^{2-}$, $NO_3^-$), то вместо них обычно окисляются молекулы воды с выделением кислорода:
$A(+): 2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 \uparrow + 4H^+$

Таким образом, прохождение электрического тока через раствор электролита — это не просто движение зарядов, а сложный процесс, включающий перенос вещества и его химическое превращение на электродах.

Ответ: При пропускании постоянного электрического тока через раствор электролита происходит процесс электролиза. Он включает в себя: 1) направленное движение ионов (катионов к катоду, анионов к аноду), что создает ток в растворе; 2) окислительно-восстановительные реакции на электродах, в ходе которых на катоде происходит восстановление (присоединение электронов), а на аноде — окисление (отдача электронов), что приводит к выделению на электродах новых веществ.