Страница 98 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. Через раствор хлорида меди(II) пропустили электрический ток. Какой процесс произошёл на катоде, а какой — на аноде? Напишите суммарное уравнение электролиза. Назовите окислитель и восстановитель.

Решение

При электролизе водного раствора хлорида меди(II) ($CuCl_2$) это вещество диссоциирует на ионы. Также в незначительной степени диссоциирует вода:

$CuCl_2 \leftrightarrow Cu^{2+} + 2Cl^-$

$H_2O \leftrightarrow H^+ + OH^-$

Таким образом, в растворе к электродам могут перемещаться следующие ионы: катионы $Cu^{2+}$, $H^+$ и анионы $Cl^-$, $OH^-$.

Какой процесс произошёл на катоде, а какой — на аноде?

На катоде (отрицательно заряженном электроде) происходит процесс восстановления. К нему движутся катионы $Cu^{2+}$ и $H^+$. Чтобы определить, какой катион будет восстанавливаться, нужно обратиться к электрохимическому ряду напряжений металлов. Медь ($Cu$) стоит в этом ряду после водорода ($H$), что означает, что ионы меди $Cu^{2+}$ являются более сильными окислителями и будут восстанавливаться в первую очередь.

Процесс на катоде (восстановление):

$K(-): Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0 \downarrow$

На аноде (положительно заряженном электроде) происходит процесс окисления. К нему движутся анионы $Cl^-$ и $OH^-$. При электролизе растворов солей бескислородных кислот (за исключением фторидов), на аноде происходит окисление аниона кислотного остатка. Следовательно, окисляться будут хлорид-ионы.

Процесс на аноде (окисление):

$A(+): 2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0 \uparrow$

Ответ: На катоде произошел процесс восстановления ионов меди до металлической меди, а на аноде — процесс окисления хлорид-ионов до газообразного хлора.

Напишите суммарное уравнение электролиза.

Для составления суммарного уравнения необходимо сложить уравнения процессов на катоде и аноде. Число электронов, принятых на катоде, равно числу электронов, отданных на аноде (в данном случае 2).

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

Анод: $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2$

Суммарное ионное уравнение:

$Cu^{2+} + 2Cl^- \xrightarrow{электролиз} Cu + Cl_2$

В молекулярной форме уравнение выглядит так:

$CuCl_2 \xrightarrow{электролиз} Cu + Cl_2$

Ответ: $CuCl_2 \xrightarrow{электролиз} Cu + Cl_2$.

Назовите окислитель и восстановитель.

Окислитель — это частица, которая принимает электроны, понижая свою степень окисления. В данном процессе ион меди(II) принимает 2 электрона, его степень окисления понижается с +2 до 0. Следовательно, $Cu^{2+}$ является окислителем.

$\stackrel{+2}{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{Cu}$

Восстановитель — это частица, которая отдает электроны, повышая свою степень окисления. В данном процессе хлорид-ион отдает электрон, его степень окисления повышается с -1 до 0. Следовательно, $Cl^-$ является восстановителем.

$2\stackrel{-1}{Cl}^- - 2e^- \rightarrow \stackrel{0}{Cl}_2$

Ответ: Окислитель — ион меди(II) ($Cu^{2+}$); восстановитель — хлорид-ион ($Cl^-$).