Номер 5, страница 111 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

10. Металлы. Проверьте себя - номер 5, страница 111.

Условие.

5. Какой металл нельзя получить электролизом водного раствора его соли?

1) цинк

2) калий

3) медь

4) литий

Решение.

Решение 2.

Решение

При электролизе водных растворов солей на катоде (отрицательном электроде) происходит процесс восстановления. В растворе за возможность восстановиться конкурируют катионы металла ($Me^{n+}$) и молекулы воды ($H_2O$). Результат этой конкуренции зависит от положения металла в электрохимическом ряду напряжений (ряду активности металлов).

Можно выделить три основных случая:

1. Активные металлы (стоящие в ряду активности до алюминия включительно, например, $Li$, $K$, $Na$, $Ca$, $Mg$, $Al$). У этих металлов очень низкий электродный потенциал (они очень активные восстановители). Поэтому в водных растворах вместо их катионов восстанавливаются молекулы воды с выделением водорода:

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

   Получить такие металлы электролизом водных растворов их солей невозможно.

2. Металлы средней активности (стоящие в ряду активности между алюминием и водородом, например, $Zn$, $Fe$, $Ni$, $Pb$). Электродные потенциалы этих металлов близки к потенциалу восстановления воды. Поэтому на катоде могут одновременно протекать два процесса: восстановление катионов металла и восстановление молекул воды.

   $Me^{n+} + ne^- \rightarrow Me$

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

   Таким образом, эти металлы можно получить электролизом водных растворов, но процесс часто сопровождается выделением водорода.

3. Малоактивные (неактивные) металлы (стоящие в ряду активности после водорода, например, $Cu$, $Ag$, $Hg$, $Au$). У этих металлов электродный потенциал выше, чем у водорода. Поэтому в водных растворах на катоде преимущественно восстанавливаются катионы этих металлов:

   $Me^{n+} + ne^- \rightarrow Me$

   Эти металлы легко получаются электролизом водных растворов их солей.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) цинк

Цинк ($Zn$) — металл средней активности. Он стоит в ряду напряжений до водорода, но после алюминия. Его можно получить электролизом водного раствора его соли (например, сульфата цинка), хотя процесс может сопровождаться выделением водорода.

2) калий

Калий ($K$) — щелочной металл, очень активный. Он стоит в самом начале ряда напряжений. При электролизе водного раствора соли калия (например, $KCl$) на катоде будет восстанавливаться вода с выделением водорода, а не калий. Следовательно, калий нельзя получить этим способом.

3) медь

Медь ($Cu$) — малоактивный металл, стоит в ряду напряжений после водорода. При электролизе водного раствора соли меди (например, $CuSO_4$) на катоде будут восстанавливаться ионы меди с образованием металлической меди. Этот метод широко используется для рафинирования (очистки) меди.

4) литий

Литий ($Li$) — щелочной металл, самый активный из всех металлов. Он стоит в самом начале ряда напряжений. Аналогично калию, при электролизе водного раствора соли лития на катоде будет восстанавливаться вода, а не ионы лития. Следовательно, литий нельзя получить этим способом.

Таким образом, электролизом водного раствора соли нельзя получить как калий, так и литий. Оба варианта являются правильными ответами на поставленный вопрос. В тестовых заданиях с единственным выбором такая ситуация указывает на возможную некорректность вопроса. Однако оба металла относятся к группе, которую невозможно выделить из водных растворов электролизом.

Ответ: 2), 4)