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

В водном растворе сульфата цинка на катоде восстанавливаются ионы цинка, а на аноде вода окисляется до кислорода. Также выделяется водород, поэтому образуются металл, водород и кислород.$$\mathrm{Zn^{2+} + 2e^- \rightarrow Zn}$$

Во фториде натрия ионы натрия в воде не восстанавливаются, а фторид-ионы не окисляются. На электродах разряжается вода с образованием водорода и кислорода.$$\mathrm{2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2}$$

В растворе $\mathrm{K_3PO_4}$ ионы $\mathrm{K^+}$ и $\mathrm{PO_4^{3-}}$ не разряжаются. На катоде восстанавливается вода с образованием водорода, а на аноде окисляется вода с образованием 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 $\mathrm{Ca(NO_3)_2}$ кальций и нитрат-ион не разряжаются. Поэтому продуктами электролиза также являются водород и кислород.$$2\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}$$

Фтор нельзя получить электролизом водного раствора фторида: на аноде окисляется вода. Электролиз расплава $\mathrm{KF}$ приводит к образованию фтора на аноде.$$2\mathrm{F^-} - 2e^- \rightarrow \mathrm{F_2}$$

Этан получают электролизом раствора ацетата бария. На аноде происходит декарбоксилирование ацетат-ионов с образованием этана.$$2\mathrm{CH_3COO^-} \rightarrow \mathrm{C_2H_6} + 2\mathrm{CO_2} + 2e^-$$

В водном растворе сульфата меди(II) на катоде восстанавливаются ионы меди, а на аноде окисляется вода. Образуются металл и кислород.$$\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu},\quad 2\mathrm{H_2O} - 4e^- \rightarrow \mathrm{O_2} + 4\mathrm{H^+}$$

В растворе фторида калия ионы калия не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. Фторид-ионы на инертном аноде не окисляются, окисляется вода с образованием кислорода.$$2\mathrm{H_2O} + 2e^- \rightarrow \mathrm{H_2} + 2\mathrm{OH^-},\quad 2\mathrm{H_2O} - 4e^- \rightarrow \mathrm{O_2} + 4\mathrm{H^+}$$

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

При электролизе раствора $\mathrm{CuSO_4}$ медь выделяется на катоде, а на аноде окисляется вода с выделением кислорода.$$\mathrm{Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu},\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

В растворе $\mathrm{NaF}$ ионы натрия и фторид-ионы не разряжаются: на катоде восстанавливается вода с образованием водорода, а на аноде окисляется вода с образованием 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 $\mathrm{KNO_3}$ ионы калия и нитрат-ионы также не разряжаются. Продукты электролиза воды — водород и кислород.$$2\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}$$

В растворе $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ катион магния не восстанавливается на катоде, поэтому восстанавливается вода с образованием водорода. Нитрат-ионы на аноде не окисляются, окисляется вода с образованием 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 $\mathrm{NaBr}$ натрий не восстанавливается, поэтому на катоде выделяется водород, а бромид-ионы на аноде окисляются до брома.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{Br^-}\rightarrow\mathrm{Br_2}+2e^-$$

В водном растворе ацетата натрия на катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде ацетат-ионы окисляются с декарбоксилированием. Образуются этан и углекислый газ.$$2\mathrm{CH_3COO^-} \rightarrow \mathrm{C_2H_6} + 2\mathrm{CO_2} + 2e^-$$

При электролизе раствора хлорида натрия на катоде выделяется водород, а на аноде окисляются хлорид-ионы с образованием хлора.$$2\mathrm{Cl^-} \rightarrow \mathrm{Cl_2} + 2e^-;\quad 2\mathrm{H_2O} + 2e^- \rightarrow \mathrm{H_2} + 2\mathrm{OH^-}$$

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

В растворе $\mathrm{K_2SO_4}$ ионы калия и сульфат-ионы не разряжаются. На электродах электролизуется вода, поэтому образуются водород и кислород.$$\mathrm{2H_2O \rightarrow 2H_2 + O_2}$$

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

В растворе $\mathrm{Al_2(SO_4)_3}$ алюминий из воды не выделяется. На катоде образуется водород, а на аноде сульфат-ионы не окисляются, поэтому образуется кислород.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{4OH^- - 4e^- \rightarrow O_2 + 2H_2O}$$

В растворе $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ катион магния не восстанавливается, поскольку магний — активный металл. На катоде из воды выделяется водород, а на аноде окисляется вода с образованием кислорода.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-}$$

В растворе $\mathrm{Na_2SO_4}$ натрий также не выделяется на катоде. На катоде образуется водород, а на аноде — кислород.$$\mathrm{2H_2O \rightarrow O_2 + 4H^+ + 4e^-}$$

Фторид-ионы в расплаве фторида натрия окисляются на аноде с образованием фтора.$$2\mathrm{F^-} \rightarrow \mathrm{F_2} + 2e^-$$

При электролизе расплава фторида натрия на катоде восстанавливаются ионы натрия, поэтому образуется натрий.$$\mathrm{Na^+} + e^- \rightarrow \mathrm{Na}$$

В растворе $\mathrm{MgSO_4}$ ионы $\mathrm{Mg^{2+}}$ не восстанавливаются на катоде, поэтому восстанавливается вода с выделением водорода. Сульфат-ионы не окисляются, на аноде окисляется вода с выделением кислорода.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

В растворе $\mathrm{NaF}$ ионы натрия и фторид-ионы не разряжаются в обычных условиях электролиза водного раствора. Поэтому на катоде выделяется водород, а на аноде — кислород.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-};\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

В водном растворе $\mathrm{NaF}$ на катоде восстанавливаются молекулы воды, поэтому выделяется водород.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-}$$

На аноде фторид-ионы в водном растворе не окисляются; окисляется вода с образованием кислорода.$$4\mathrm{OH^-}-4e^-\rightarrow\mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2O}$$

В водном растворе бромида рубидия катионы рубидия как активного металла не восстанавливаются. На катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде окисляются бромид-ионы с образованием брома.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{Br^-}\rightarrow\mathrm{Br_2}+2e^-$$

В растворе сульфата калия катионы калия не восстанавливаются, а сульфат-ионы не окисляются. Поэтому на катоде выделяется водород, а на аноде — кислород.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 4\mathrm{OH^-}-4e^- ightarrow\mathrm{O_2}+2\mathrm{H_2O}$$

В водном растворе сульфата калия катионы калия не восстанавливаются. На катоде восстанавливается вода с выделением водорода, а на аноде из воды 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 водном растворе бромида лития ионы лития не восстанавливаются, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде ионы бромида окисляются до брома.$$2\mathrm{Br^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{Br_2}$$

В водном растворе $\mathrm{Li_2SO_4}$ ионы $\mathrm{Li^+}$ и $\mathrm{SO_4^{2-}}$ не разряжаются. На катоде восстанавливается вода с выделением водорода, на аноде окисляется вода с выделением кислорода.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-}$$

В растворе $\mathrm{CaBr_2}$ катион кальция не восстанавливается, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде окисляются бромид-ионы с образованием брома.$$\mathrm{2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2}$$

В водном растворе иодида натрия катион натрия не восстанавливается, поэтому на катоде выделяется водород. На аноде иодид-ионы окисляются до йода.$$2\mathrm{H_2O}+2e^-\rightarrow\mathrm{H_2}+2\mathrm{OH^-};\quad 2\mathrm{I^-}-2e^-\rightarrow\mathrm{I_2}$$

Для иодида натрия продукты электролиза — водород и галоген, поэтому А–3.

В водном растворе сульфата алюминия на катоде восстанавливается вода, поскольку алюминий относится к активным металлам; выделяется водород. На аноде из воды 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 гидроксида цезия на катоде также выделяется водород, а на инертном аноде — 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 $\mathrm{AgNO_3}$ на катоде восстанавливаются ионы серебра, а на аноде окисляется вода, поскольку нитрат-ионы не разряжаются.$$\mathrm{Ag^+ + e^- \rightarrow Ag},\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$

В растворе $\mathrm{Mg(NO_3)_2}$ ионы магния не восстанавливаются в воде; на катоде образуется водород. На аноде из воды образуется кислород.$$\mathrm{2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-},\quad \mathrm{2H_2O - 4e^- \rightarrow O_2 + 4H^+}$$