Решения заданий ФИПИ ЕГЭ по химии: «Электролиз» — с ответами

В водном растворе $\mathrm{MgCl_2}$ магний не выделяется на катоде, так как является активным металлом. На катоде образуется водород, а на аноде хлор.$$\mathrm{MgCl_2 + 2H_2O \rightarrow Mg(OH)_2 + H_2 + Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{AlCl_3}$ алюминий также не выделяется на катоде из воды. На электродах образуются $\mathrm{H_2}$ и $\mathrm{Cl_2}$.$$\mathrm{2AlCl_3 + 6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2 + 3Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{CuSO_4}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляется вода, поскольку сульфат-ионы не разряжаются.

Следовательно, для $\mathrm{CuSO_4}$ выделяются металл и кислород.

При электролизе водного раствора $\mathrm{NaCl}$ на катоде восстанавливается вода с выделением 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 $\mathrm{KOH}$ ионы калия не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде окисляются гидроксид-ионы с образованием кислорода.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 4\mathrm{OH^-}-4e^- ightarrow\mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2O}$$

В растворе $\mathrm{Na_2SO_4}$ катион натрия не восстанавливается, поэтому на катоде выделяется водород. Сульфат-ион не окисляется, на аноде выделяется кислород.$$2\mathrm{H_2O} + 2e^- \rightarrow \mathrm{H_2} + 2\mathrm{OH^-};\quad 4\mathrm{OH^-} - 4e^- \rightarrow \mathrm{O_2} + 2\mathrm{H_2O}$$

В растворе $\mathrm{Ca(NO_3)_2}$ кальций также не выделяется из воды, а нитрат-ион не окисляется. Продукты электролиза — водород и кислород.$$2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2}$$

В растворе $\mathrm{NaF}$ ионы натрия не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. Фторид-ионы не окисляются, поэтому на аноде образуется кислород.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 4\mathrm{OH^-}-4e^-\rightarrow\mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2O}$$

В растворе $\mathrm{NaBr}$ на катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде окисляются бромид-ионы с образованием брома.$$2\mathrm{Br^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{Br_2}$$

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

В растворе хлорида натрия на катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде хлорид-ионы окисляются до хлора.$$2\mathrm{Cl^-}\rightarrow\mathrm{Cl_2}+2e^-$$

В растворе $\mathrm{Ba(NO_3)_2}$ катионы бария и нитрат-ионы не разряжаются на инертных электродах. Электролизуется вода, поэтому образуются водород и кислород.

В растворе $\mathrm{Al(NO_3)_3}$ алюминий не выделяется из воды, а нитрат-ионы не окисляются. Поэтому также образуются водород и кислород.

В водном растворе $\mathrm{KBr}$ на катоде восстанавливается вода, поскольку калий — активный металл, а на аноде окисляются бромид-ионы.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{Br^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{Br_2}$$

Следовательно, для $\mathrm{KBr}$ продуктами электролиза являются $\mathrm{H_2}$ и $\mathrm{Br_2}$, то есть позиция 3.

В водном растворе сульфата калия катионы калия не восстанавливаются, а на катоде восстанавливается вода с выделением водорода. Сульфат-ионы на аноде не окисляются, поэтому окисляется вода с выделением кислорода.$$2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-;\quad 4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2 + 2H_2O$$

В растворе сульфида лития на катоде выделяется водород, а сульфид-ионы на аноде окисляются до серы.$$2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-;\quad S^{2-} - 2e^- \rightarrow S$$

При электролизе водного раствора $\mathrm{Zn(NO_3)_2}$ на электродах выделяются металл, водород и кислород. Поэтому позиции А соответствует вариант 1.$$\mathrm{Zn(NO_3)_2 \rightarrow Zn,\ H_2,\ O_2}$$

В растворе $\mathrm{LiI}$ на катоде выделяется водород, а на аноде иод — галоген. Поэтому позиции Б соответствует вариант 2.$$\mathrm{LiI \rightarrow H_2,\ I_2}$$

В растворе $\mathrm{CuBr_2}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляются бромид-ионы.$$\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu};\quad \mathrm{2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2}$$

Следовательно, образуются металл и галоген: $\mathrm{Cu}$ и $\mathrm{Br_2}$. Соли соответствует позиция 4.

В растворе $\mathrm{Na_2CO_3}$ ионы натрия не восстанавливаются на катоде, поэтому восстанавливается вода с выделением водорода. Карбонат-ионы не окисляются на инертном аноде, окисляется вода с выделением кислорода.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-;\quad 4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2 + 2H_2O}$$

В растворе $\mathrm{AlCl_3}$ ионы алюминия в воде не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. Хлорид-ионы окисляются на аноде с образованием хлора.$$\mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{CuBr_2}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляются бромид-ионы.$$\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu};\quad \mathrm{2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2}$$

В растворе $\mathrm{CuSO_4}$ на катоде выделяется медь. Сульфат-ионы на инертном аноде не окисляются, поэтому из воды образуется кислород.$$\mathrm{2CuSO_4 + 2H_2O \rightarrow 2Cu + O_2 + 2H_2SO_4}$$

В растворе $\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}$ на электродах образуются металл, водород и кислород. Этому соответствует позиция 1.$$\mathrm{Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow Fe,\ H_2,\ O_2}$$

В растворе $\mathrm{CuBr_2}$ на катоде выделяется медь, а на аноде — бром. Этому соответствует позиция 3.$$\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu;\quad 2Br^- - 2e^-\rightarrow Br_2}$$

В растворе $\mathrm{K_2SO_4}$ ионы $\mathrm{K^+}$ и $\mathrm{SO_4^{2-}}$ не разряжаются, поэтому электролизуется вода. Выделяются водород и кислород.$$2\mathrm{H_2O} \rightarrow 2\mathrm{H_2} + \mathrm{O_2}$$

В растворе $\mathrm{CuBr_2}$ на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляются бромид-ионы. Образуются металл и галоген.$$\mathrm{Cu^{2+}} + 2e^- \rightarrow \mathrm{Cu};\quad 2\mathrm{Br^-} \rightarrow \mathrm{Br_2} + 2e^-$$

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

В растворах $\mathrm{Na_2SO_4}$ и $\mathrm{NaNO_3}$ ионы натрия, сульфата и нитрата не разряжаются преимущественно; электролизуется вода с образованием водорода и кислорода.$$2\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}$$

В растворе $\mathrm{AgF}$ на катоде восстанавливаются ионы серебра, а на аноде вместо фторид-ионов окисляется вода.$$\mathrm{Ag^+ + e^- \rightarrow Ag},\quad 2\mathrm{H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

В растворе $\mathrm{NaCl}$ натрий не восстанавливается, поэтому на катоде образуется водород. На аноде хлорид-ионы окисляются до хлора.$$2\mathrm{H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-},\quad 2\mathrm{Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

При электролизе водного раствора $\mathrm{NaCl}$ на катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде окисляются хлорид-ионы с выделением хлора.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{Na_2CO_3}$ ионы натрия и карбонат-ионы не разряжаются. На катоде выделяется водород, на аноде окисляется вода с образованием кислорода.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

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

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

В растворе $\mathrm{BaCl_2}$ ионы $\mathrm{Ba^{2+}}$ не восстанавливаются на катоде, поэтому восстанавливается вода с выделением водорода. На аноде окисляются хлорид-ионы с образованием хлора.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2}$$

В растворе $\mathrm{FeSO_4}$ на катоде восстанавливаются ионы $\mathrm{Fe^{2+}}$ и вода, поэтому выделяются железо и водород. Сульфат-ионы не окисляются, на аноде образуется кислород из воды.$$\mathrm{Fe^{2+} + 2e^- \rightarrow Fe};\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$