ФИПИ тапсырмаларының шешімдері ЕГЭ по химия: «Электролиз» — жауаптарымен

В растворе $\mathrm{CuSO_4}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляется вода, поскольку сульфат-ионы не разряжаются.$$\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu},\quad \mathrm{2H_2O-4e^-\rightarrow O_2+4H^+}$$

В растворе $\mathrm{Cu(ClO_4)_2}$ также выделяются медь и кислород: перхлорат-ионы не окисляются на инертном аноде.$$\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu},\quad \mathrm{2H_2O-4e^-\rightarrow O_2+4H^+}$$

В растворе $mathrm{MgCl_2}$ магний не выделяется на катоде, поэтому восстанавливается вода с образованием водорода. На аноде окисляются хлорид-ионы с образованием хлора.

В растворе $mathrm{Mg(NO_3)_2}$ вместо магния на катоде образуется водород, а на аноде из воды выделяется кислород.

В растворе $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ катионы алюминия не восстанавливаются в водном растворе, поэтому на катоде выделяется водород. Сульфат-ионы не окисляются, на аноде образуется кислород.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2 + 2H_2O}$$

В растворе $\mathrm{Cs_2SO_4}$ катионы цезия также не восстанавливаются из воды. Поэтому продукты электролиза — водород и кислород.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2 + 2H_2O}$$

В водном растворе хлорида алюминия катионы $\mathrm{Al^{3+}}$ не восстанавливаются до металла: вместо них восстанавливается вода. На аноде окисляются хлорид-ионы.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}\uparrow+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{Cl^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{Cl_2}\uparrow$$

В растворе нитрата рубидия катионы $\mathrm{Rb^+}$ не восстанавливаются, а нитрат-ионы не окисляются. Поэтому на обоих электродах реагирует вода.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}\uparrow+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{H_2O}-4e^-\rightarrow\mathrm{O_2}\uparrow+4\mathrm{H^+}$$

В водном растворе $\mathrm{KI}$ на катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде ионы $\mathrm{I^-}$ окисляются до йода. Это соответствует варианту 6.

В растворе $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляется вода с выделением кислорода. Это соответствует варианту 1.

В растворе $\mathrm{CuBr_2}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, выделяется металл медь, а на аноде окисляются бромид-ионы с образованием брома. Это соответствует варианту 4.$$\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu},\quad \mathrm{2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2}$$

В растворе $\mathrm{Na_2SO_4}$ ионы натрия и сульфат-ионы не разряжаются, поэтому на катоде из воды образуется водород, а на аноде — кислород. Это соответствует варианту 3.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-},\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

В водном растворе $\mathrm{KCl}$ ионы калия не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде ионы хлорида окисляются до хлора.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{NaClO_4}$ ионы натрия не восстанавливаются, а перхлорат-ионы не окисляются. Электролизуется вода с образованием водорода и кислорода.$$\mathrm{2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2}$$

В водном растворе $\mathrm{AlCl_3}$ алюминий не выделяется: на катоде восстанавливается вода с образованием водорода. На аноде ионы хлора окисляются до хлора.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{Cl^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{RbOH}$ катион рубидия не восстанавливается, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде гидроксид-ионы окисляются до кислорода.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 4\mathrm{OH^-}-4e^-\rightarrow\mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2O}$$

В растворе $\mathrm{AlBr_3}$ ионы алюминия не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде окисляются бромид-ионы с образованием брома.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-;\quad 2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2}$$

В растворе $\mathrm{CuCl_2}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляются хлорид-ионы.$$\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu;\quad 2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{LiCl}$ на катоде восстанавливается вода с образованием водорода, а на аноде окисляются хлорид-ионы с образованием хлора.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{Cl^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{AlCl_3}$ алюминий из водного раствора не выделяется; на катоде образуется водород, а на аноде — хлор. Соответствует позиции 2.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{Cl^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{Cl_2}$$

При электролизе водного раствора ацетата калия на катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде ацетат-ионы декарбоксилируются. Образуются этан и углекислый газ.$$2\mathrm{CH_3COO^-} \rightarrow \mathrm{C_2H_6} + 2\mathrm{CO_2} + 2e^-$$

В водном растворе гидроксида калия на катоде выделяется водород, а на аноде гидроксид-ионы окисляются до кислорода.$$4\mathrm{OH^-} \rightarrow \mathrm{O_2} + 2\mathrm{H_2O} + 4e^-$$

В растворах солей калия на катоде восстанавливается вода, поэтому выделяется водород $\mathrm{H_2}$.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow \mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-}$$

Фосфат-ионы и сульфат-ионы не окисляются на инертном аноде; окисляется вода с образованием кислорода $\mathrm{O_2}$. Поэтому $\mathrm{K_3PO_4}$ и $\mathrm{K_2SO_4}$ соответствуют позиции 3.

В растворе $\mathrm{HgCl_2}$ на катоде восстанавливаются ионы ртути, а на аноде окисляются хлорид-ионы: выделяются металл и галоген.

В растворе $\mathrm{CuSO_4}$ на катоде выделяется медь, а на аноде окисляется вода с образованием кислорода.

В водном растворе $\mathrm{KNO_3}$ ионы $\mathrm{K^+}$ и $\mathrm{NO_3^-}$ не разряжаются. На катоде восстанавливается вода с выделением $\mathrm{H_2}$, на аноде окисляется вода с выделением $\mathrm{O_2}$.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{O_2}+4\mathrm{H^+}+4e^-$$

В растворе $\mathrm{AgNO_3}$ на катоде восстанавливаются ионы серебра, а на аноде вода окисляется до кислорода.$$\mathrm{Ag^+}+e^-\rightarrow\mathrm{Ag};\quad 2\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{O_2}+4\mathrm{H^+}+4e^-$$

В растворе сульфата магния ионы магния не восстанавливаются на катоде, поэтому восстанавливается вода с выделением водорода. На аноде окисляется вода, выделяется кислород.$$2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-;\quad 2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+$$

В растворе нитрата меди(II) на катоде восстанавливаются ионы меди до металла. Нитрат-ионы не окисляются, поэтому на аноде окисляется вода с выделением кислорода.$$Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu;\quad 2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+$$

В водном растворе $\mathrm{NaI}$ катионы натрия не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде иодид-ионы окисляются до иода.$$2\mathrm{I^-} - 2e^- \rightarrow \mathrm{I_2}$$

Следовательно, для $\mathrm{NaI}$ получаются водород и галоген — нұсқа 3.$$2\mathrm{H_2O} + 2e^- \rightarrow \mathrm{H_2} + 2\mathrm{OH^-}$$

В водном растворе нитрата алюминия катионы $\mathrm{Al^{3+}}$ не восстанавливаются на катоде; восстанавливается вода с выделением водорода. Нитрат-ионы не окисляются на аноде, поэтому окисляется вода с выделением кислорода.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{H_2O}\rightarrow\mathrm{O_2}+4\mathrm{H^+}+4e^-$$

Для нитрата бария происходит аналогичный процесс: катионы $\mathrm{Ba^{2+}}$ не выделяются, а из воды образуются водород и кислород.$$\mathrm{Ba^{2+}}\text{ не разряжается};\quad \mathrm{NO_3^-}\text{ не окисляется}$$

Фтор нельзя получать электролизом воды с растворимым фторидом, так как на аноде окисляются фторид-ионы. В водном растворе $\mathrm{AgF}$ фторид окисляется до фтора.$$2\mathrm{F^-} - 2e^- \rightarrow \mathrm{F_2}$$

Алюминий — активный металл, поэтому в водном растворе его ионы не восстанавливаются. Его получают электролизом оксида алюминия, растворённого в расплавленном криолите.$$\mathrm{Al^{3+}} + 3e^- \rightarrow \mathrm{Al}$$

В растворе $\mathrm{CrCl_3}$ на катоде восстанавливаются ионы $\mathrm{Cr^{3+}}$ и вода. Хром относится к активным металлам, поэтому одновременно выделяется водород. На аноде окисляются хлорид-ионы с образованием хлора. Продукты: металл…$$\mathrm{Cr^{3+} + 3e^- \rightarrow Cr},\quad \mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-},\quad \mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляется вода, поскольку нитрат-ионы не разряжаются. Продукты: металл и кислород.$$\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu},\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

В водном растворе $\mathrm{CaBr_2}$ на катоде восстанавливается вода, поскольку кальций относится к активным металлам. Выделяется водород. На аноде окисляются бромид-ионы с образованием брома.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2}$$

В растворе $\mathrm{Ba(NO_3)_2}$ ионы бария и нитрат-ионы не разряжаются; электролизуется вода. Поэтому образуются водород и кислород.$$\mathrm{2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2}$$