Раздел 18. Окислительно-восстановительные процессы

ОПРЕДЕЛИТЬ ПРОДУКТЫ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ, РАССТАВИТЬ КОЭФФИЦИЕНТЫ:

1. Na₂SO₃ + КМnO₄ + H₂SO₄ →

2. NaNO₂ + KMnO₄ + H₂O →

3. KI + KMnO₄ →

4. H₂O₂ + КМnO₄ + H₂SO₄ →

5. Н₃РО₃ + KMnO₄ + H₂SO → Н₃РO₄ + ...

6. KNO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ →

7. КМnO₄ + HCl →

8. МnO₂ + HCl →

9. Cr₂(SO₄)₃ + КСlO₃+ NaOH → Na₂CrO₄ + KCl + ...

10. NaOCl + KI + H₂SO₄ → NaCl + ...

11. Na₃CrO₃ + PbO₂ + KOH → Na₂PbO₂ + ...

12. MnO₂ + KNO₃ + KOH → K₂MnO₄ + KNO₂ + ...

13. SO₂ + KMnO₄ + H₂O →

14. NaHSO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ → NaHSO₄ + ...

15. Na₂HAsO₃+ KMnO₄ + H₂SO₄ → Na₂HAsO₄ + ...

16. SnSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → Sn(SO₄)₂ + ...

17. KHSO₃ + NaBrO₃ + H₂SO₄ → KHSO₄ + Br₂ + ...

18. FeSO₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ →

19. Mn(NO₃)₂ + PbO₂ + HNO₃ → HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + ...

20. Mn(NO₃) + PbO₂ + H₂SO₄ → HMnO₄ + PbSO₄ + ...

21. Si + HNO₃ + HF → H₂SiF₆ + NO + ...

22. SO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + ...

23. NaHSO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ →

24. As₂S₃ + HNO₃ → H₃AsO₄ + SO₂ + NO₂ + ...

25. FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO + ...

26. KSCN + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → SO₂ + CO₂ + NO₂ + ...

27. CuFeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO + ...

28. Fe(CrO₂)₂ + Na₂CO₃ + O₂ → Na₂CrO₄ + Fe₂O₃ + ...

29. KNO₂ + KI + H₂SO₄ → I₂ + NO + ...

30. H₂O₂+HIO₃ → I₂ + O₂+...

31. KI + KBrO₃ + HCl → I₂ + KBr + ...

32. Na₂C₂O₄ + KMnO₄ + H₂SO₄ → CO₂ + ...

33. MnCl₂+ KClO₃+ KOH → K₂MnO₄ + KCl +...

34. NaCrO₂ + Br₂ + KOH → Na₂CrO₄ + ...

35. Fe₂O₃ + NaNO₃ + NaOH → Na₂FeO₄ + NaNO₂ +...

36. CrCl₃ + NaClO + NaOH → Na₂CrO₄ + NaCl + ...

37. MnO₂ + KClO₃ + KOH → K₂MnO₄ + KCl + ...

38. Cr₂(SO₄)₃ + KClO₃ + NaOH → Na₂CrO₄ + KCl + ...

39. Cr(OH)₂ + Br₂ + KOH → K₂CrO₄ + ...

40. Na₃CrO₃ + PbO₂ + NaOH → Na₂CrO₄ + Na₂PbO₂ + ...

41. Cl₂ + Br₂ + KOH → KCl + KBrO₃ + ...

42. H₂O₂ + CrCl₃ + KOH → K₂CrO₄ + KCl +...

43. SO₂ + KMnO₄ + H₂O → MnO₂ + ...

44. Cl₂ + H₂S + H₂O → H₂SO₄ + ...

45. S + KClO₃ + H₂O → Cl₂ + H₂SO₄ + ...

46. PH₃ + AgNO₃ + H₂O → H₃PO₄ + Ag + ...

47. Са(СlO₂)₂ + Na₂S + Н₂O → CaCl₂ + S + ...

48. SO₂ + NaIO₃ + Н₂O → I₂ + Na₂SO₄ + ...

49. FeCl₂ + НClO₃ + HCl → FeCl₃ + Cl₂ + ...

50. CH₃OH + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → HCOOH + ...

51. CH₂O + KMnO₄ + H₂SO₄ → HCOOH + ...

52. C₂H₅OH + KMnO₄ + H₂SO₄ → CH₃COOH + ...

53. C₆H₅CH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ → C₆H₅COOH + ...

54. C₆H₅CH₂CH₃ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → C₆H₅COOH + CO₂ + ...

55. C₂H₄ + KMnO₄ + H₂O → CH₂(OH)-CH₂(OH) + ...

56. C₂H₂ + KMnO₄ + КОН → KOOC-COOK + ...

57. CH₃CH=CH₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → CH₃COOH + CO₂ + ...

58. CH₃C(CH₃)=CHCH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ → (CH₃)₂C=O + CH₃COOH + ...

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ “ЭЛЕКТРОЛИЗ”

1. Какая масса щёлочи образовалась при электролизе раствора хлорида натрия, если на аноде выделилось 13,44 л газа (н.у.)? - 48 г.

2. Какой объём газа (н.у.) выделится на аноде при электролизе раствора сульфата меди-2, если на катоде выделилось 48 г металла? - 8,4 л.

3. При электролизе раствора хлорида натрия выделилось 2,8 л хлора (н.у.). Какая масса воды образуется при сжигании выделившегося при электролизе водорода? – 2,25 г.

4. 9,4 г нитрата меди-2 растворили в воде объёмом 110,6 мл и раствор подвергли электролизу. При этом выделилось 0,448 л газа (н.у.). Определить массовые доли веществ в растворе после электролиза. - 1,6% Cu(NO₃)₂ и 4% HNO₃.

5. 11,9 г бромида калия растворили в 138,1 мл воды и раствор подвергли электролизу. Выделилось 0,672 л газа (н.у.). Определить массовую долю соли в растворе после электролиза. - 3,17%.

6. 32 г сульфата меди-2 растворили в воде объёмом 119,6 мл и подвергли электролизу. На аноде выделилось 1,12 л газа (н.у.). Рассчитать массовую долю соли в растворе после электролиза. - 11,1%.

7. 16 г сульфата меди-2 растворили в 134 мл воды и подвергли электролизу. Выделилось 560 мл газа (н.у.). Oпределить массовые доли веществ в растворе после электролиза. - 5,5% CuSO₄ и 3,35% H₂SO₄.

8. В 133 мл воды растворили 17 г нитрата серебра и подвергли электролизу. Выделилось 224 мл газа (н.у.). Рассчитать массовые доли веществ в растворе после электролиза. - 7% AgNO₃ и 1,7% HNO₃.

9. Через электролизёр, содержащий 500 мл 4,6%-ного раствора гидроксида натрия с плотностью 1,05, пропускали ток, пока концентрация гидроксида в электролизёре не составила 10%. Определите объём газов, выделившихся на электродах. К оставшемуся после электролиза раствору прилили фосфорную кислоту, полученную при окислении фосфора азотной кислотой. Рассчитайте количество и состав образовавшейся соли, если известно, что при окислении фосфора азотной кислотой выделилось 11,2 л оксида азота(II) (н.у.). - 176,4 л O₂, 352,8 л Н₂, 42,6 г Na₂HPO₄.

10. Через последовательно соединённые электролизёры, первый из которых содержит раствор сульфата меди(II) (объём 74,1 мл, плотность 1,2 г/мл, массовая доля соли 18%), а второй - раствор хлорида натрия (объём 75 мл, плотность 1,2 г/мл, массовая доля соли 26%) пропустили электрический ток до окончания электролиза солей, после чего слили содержимое электролизёров. Рассчитайте массы или объёмы продуктов электролиза, выделившихся на электродах, и массу соли, образовавшейся при сливании содержимого электролизёров. - 6,4 г Сu, 1,12 л O₂, 4,48 л Cl₂, 14,2 г Na₂SO₄.

11. При электролизе раствора нитрата хрома(III) на катоде выделилось 26 г хрома. Что и в каком количестве выделилось на аноде? Выделившийся хром сожгли в хлоре. К водному раствору образовавшейся соли постепенно прилили водный раствор гидроксида натрия. Выпавший при этом осадок полностью растворился. Какой объём 40%-ного раствора гидроксида натрия с плотностью 1,4 потребовался для растворения выпавшего вначале осадка? - 8,4 л O₂, 94,5 г HNO₃, 142,9 мл раствора NaOH.

12. Определить время, необходимое для осаждения на катоде 6,4 г меди при пропускании постоянного тока силой 5,36 А через водный раствор сульфата меди. - 1 ч.

13. При пропускании постоянного тока силой в 6,4 А в течение 30 мин через расплав хлорида неизвестного металла на катоде выделилось 1,07 г металла. Определить состав соли, которую подвергли электролизу. - AlCl₃.

14. При электролизе расплава хлорида кальция на катоде выделилось 0,995 г металла. Определить силу тока, с которой проводился электролиз, если он продолжался 20 минут. - 4 А.

15. Электролиз расплава хлорида одновалентного металла продолжался 15 минут при силе тока 15 A. При этом на катоде выделилось 3,213 г металла. Определить неизвестный металл. - Na.

16. Электролиз 400 г 8%-ного раствора сульфата меди(II) продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 20,5 г. Вычислить массовые доли соединений в растворе после электролиза и массы веществ, выделившихся на инертных электродах. - 5,2% H₂SO₄, 12,8 г Сu, 0,5 г Н₂, 7,2 г O₂.

17. В воде массой 400 г растворили хлорид натрия массой 46,8 г. В раствор опустили инертные электроды и пропустили постоянный электрический ток, собрав 2,24 л хлора (н.у.). Определите массовую долю хлорида натрия в растворе после электролиза. - 8%.

18. В водный раствор хлорида натрия погрузили инертные электроды и пропустили электрический ток. На нейтрализацию полученного раствора затрачена соляная кислота объёмом 34,2 мл (массовая доля HCl 10%, плотность 1,05 г/мл). Рассчитайте, с каким минимальным объёмом холодного раствора гидроксида натрия (массовая доля NaOH 12,8%, плотность 1,14 г/мл) прореагирует выделившийся при электролизе хлор. - 27 мл.

19. При электролизе водного раствора сульфата никеля(II) на катоде получили никель массой 177 г, выход которого составил 75%. Какой объём кислорода выделится при этом на аноде (н.у.). Выход кислорода считать количественным. - 44,8 л.

20. В водный раствор сульфата меди(II) поместили две медные пластинки массой по 10 г каждая. К электродам подключили источник постоянного тока. Через некоторое время пластинку, которая служила при электролизе анодом, растворили в концентрированной азотной кислоте, к раствору добавили избыток гидроксида натрия, получив гидроксид меди(II) массой 2,45 г. Чему равна масса катода после электролиза? - 18,4 г.

21. Водный раствор хлорида меди(II) подвергли электролизу в течение 10 минут при силе тока 10 A. Определите массу меди, выделившейся на катоде, и объём хлора, полученного на аноде. - 1,99 г Сu, 0,696 л Cl₂.

22. Сколько времени длился электролиз водного раствора сульфата натрия, если сила тока составляла 10 A, а на аноде выделилось 0,512 г кислорода? - 617 секунд.

23. Определите силу тока, который был пропущен через водный раствор едкого кали, если через 5 минут после начала электролиза на катоде выделилось 0,032 моль водорода. - 20,6 А.

24. Определите силу тока, пропущенного через раствор сульфата меди, если за 20 минут электролиза на катоде образовалось 10,24 г меди. - 25,73 А.

25. Сколько времени потребуется для выделения 8,4 г железа при электролизе водного раствора хлорида железа(III), если сила тока составляла 8 A? - 1 час.

26. При электролизе расплава хлорида двухвалентного металла (сила тока 10 A, продолжительность электролиза 10 минут) на катоде выделилось 1,28 г металла. Хлорид какого металла был взят? - Са.

“ЦЕПОЧКИ ПРЕВРАЩЕНИЙ” ПО СВОЙСТВАМ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

1. Натрий — гидроксид натрия — карбонат натрия — карбонат кальция — гидрокарбонат кальция — карбонат кальция — углекислый газ.

2. Натрий — хлорид натрия — гидроксид натрия — сульфат натрия — нитрат натрия — кислород — пероксид натрия — оксид натрия — пероксид натрия.

3. Кальций — гидроксид кальция — карбонат кальция — хлорид кальция — нитрат кальция — нитрат калия — азотная кислота — нитрат серебра — серебро.

4. Кальций — оксид кальция — гидроксид кальция — нитрат кальция — нитрат натрия — азотная кислота — нитрат меди(II) — оксид меди(II) — медь — хлорид меди(II) — гидроксид меди(II) — оксид меди(II) — сульфат меди(II) — медь.

5. Алюминий — оксид алюминия — сульфат алюминия — нитрат алюминия — гидроксид алюминия — алюминат натрия — гидроксид алюминия — хлорид алюминия — алюминий — тетрагидроксоалюминат калия — хлорид алюминия.

6. Алюминий — хлорид алюминия — нитрат алюминия — гидроксид алюминия — сульфат алюминия — хлорид алюминия — гидроксид алюминия — оксид алюминия — алюминий — гексагидроксоалюминат натрия — хлорид натрия — натрий — нитрат натрия — нитрит натрия.

7. Железо — хлорид железа(II) — гидроксид железа(II) — гидроксид железа(III) — хлорид железа(III) — нитрат железа(III) — оксид железа(III) — железо — хлорид железа(III).

8. Железо — хлорид железа(III) — гидроксид железа(III) — оксид железа(III) — железо — сульфат железа(II) — нитрат железа(II) — оксид железа(II) — хлорид железа(II).

9. Железо — сульфид железа(II) — хлорид железа(II) — нитрат железа(II) — гидроксид железа(II) — оксид железа(II) — железо — хлорид железа(III) + карбонат натрия в растворе.

10. Углерод — оксид углерода(II) — оксид углерода(IV) — карбонат бария — гидрокарбонат бария — карбонат бария — оксид бария — гидроксид бария.

11. Углерод — оксид углерода(IV) — оксид углерода(II) — формиат натрия — муравьиная кислота — оксид углерода(II) + оксид железа (II) — ? — гидрокарбонат калия.

12. Хлорид натрия — хлор — хлороводород — хлор — хлорат калия — кислород — вода — хлорноватистая кислота — соляная кислота — хлорид меди(II) — хлор — гипохлорит калия.

13. Сульфид железа(II) — сероводород — сера — оксид серы(II) — оксид серы(VI) — серная кислота — сероводород — оксид серы(IV) — гидросульфит натрия — сульфит натрия — оксид серы(IV) — сульфит кальция — гидросульфит кальция — оксид серы(IV) — сера — сульфит калия — сульфат калия — хлорид калия — нитрат калия.

14. Нитрит аммония — азот — оксид азота(II) — оксид азота(IV) — азотная кислота — аммиак — сульфат аммония — нитрат аммония — оксид азота(I) — кислород.

15. Азот — нитрид кальция — аммиак — азот — аммиак — оксид азота(IV) — нитрат калия — азотная кислота — оксид азота(V) — нитрат кальция — нитрит кальция.

16. Ортофосфат кальция — фосфор — фосфид кальция — фосфин — оксид фосфора(V) — метафосфорная кислота — ортофосфорная кислота — гидроортофосфат калия — дигидроортофосфат калия — ортофосфат калия — ортофосфорная кислота.

17. Оксид кремния(IV) — кремний — силицид магния — силан — оксид кремния(IV) — силикат натрия — кремниевая кислота — оксид кремния(IV) — силикат калия — кремниевая кислота — силикат натрия — хлорид натрия — сульфат натрия.

18. Медь — хлорид меди(II) — гидроксид меди(II) — сульфат меди(II) — нитрат меди(II) — оксид меди(II) — медь — сульфат меди(II) — хлорид меди(II) — нитрат меди(II) — медь.

19. Цинк — нитрат цинка — гидроксид цинка — цинкат калия — сульфат цинка — хлорид цинка — гидроксид цинка — оксид цинка — нитрат цинка — оксид цинка.

20. Пероксид водорода — кислород — вода — гидроксид калия — карбонат калия — гидрокарбонат калия — сульфат калия — хлорид калия — нитрат калия — азотная кислота — оксид азота(IV) — нитрит натрия — нитрат натрия — кислород.

С КАКИМИ ИЗ ПЕРЕЧИСЛЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ВСТУПИТ В РЕАКЦИЮ ВЕЩЕСТВО, УКАЗАННОЕ ПЕРВЫМ?

1. HCl +: Zn, Hg, S, Na₂О, P₂O₅, H₂SO₄, Ca(NO₃)₂, K₂CO₃, Fe(OH)₃.

2. H₂SO₄ +: Cu, Mg, C, CaO, SiO₂, H₃PO₄, Ba(OH)₂, Na₂SO₄, K₂SiO₃.

3. H₃PO₄ +: K, Ag, MgO, CO₂, HNO₃, NaOH, Na₂SO₄, K₃PO₄, Na₂CO₃.

4. HNO₃ (разбавленная) +: Zn, Cu, Fe₂O₃, C0₂, Al(OH)₃, HCl, Na₃PO₄, CaSO₃, P₄.

5. NaOH +: Al, Mg, BaO, CO₂, H₃PO₄, Cu(OH)₂, KNO₃, FeSO₄, NaHCO₃ Mn₂O₇.

6. CaO +: H₂O, HCl, KOH, CuO, SiO₂, H₂, O₂.

7. SO₃ +: H₂O, HCl, Ba(OH)₂, Na₂O, P₂O₅, KOH.

Приложение 1. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

ВАЖНЕЙШИЕ ОКИСЛИТЕЛИ И ПРОДУКТЫ ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ.

Перманганат калия КМn⁺⁷O₄:

В кислой среде (чаще всего H₂SО₄) → Мn⁺²SO₄ + K₂SO₄ + Н₂O

В щелочной среде (например, КОН) → К₂Мn⁺⁶O₄+Н₂O

В нейтральной среде → Mn⁺⁴O₂ + КОН

Дихромат калия К₂Сr₂⁺⁶O₇: устойчив только в кислой среде (H₂SО₄) → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Н₂O

Хромат калия К₂Сr⁺⁶O₄: устойчив только в щелочной среде (КОН) → К[Сr⁺³(ОН)₄]

Хлорат калия (бертолетова соль) KCl⁺⁵O₃ → КСl^-1

Простые вещества – галогены Г₂⁰ → галогенид-анионы Г^-1

Кислоты - окислители: H₂S⁺⁶О₄ (конц.) → чаще всего S⁺⁴О₂

HN⁺⁵О₃ (конц.) → чаще всего N⁺⁴O₂; НN⁺⁵O₃ (разб.) → чаще всего N⁺²О

Соединения Fe⁺³ → соединения Fe⁺²

Пероксид водорода Н₂О^-1₂ (в контакте с восстановителем) → Н₂О^-2

Нитраты (KN⁺⁵О₃, NaNО₃) в контакте с восстановителем → Нитриты (KNO₂, NaNO₂)

Мn⁺⁴O₂ (РbO₂) - обычно в кислой среде → Mn²⁺ или Рb²⁺

ВАЖНЕЙШИЕ ВОССТАНОВИТЕЛИ И ПРОДУКТЫ ИХ ОКИСЛЕНИЯ

Простые вещества – металлы М⁰ → Катионы M^{+ВАЛЕНТНОСТЬ}

Водород Н₂⁰ → Н₂⁺¹О

Сероводород H₂S^-2 и сульфиды (Na₂S или K₂S) → S°; S⁺⁴О₂; сульфаты

S⁺⁴O₂ или сульфиты (Na₂S⁺⁴О₃ или K₂SО₃) → сульфаты (Na₂SO₄, K₂SO₄)

Нитриты (KN⁺³О₂ или NaNО₂) → нитраты (KN⁺⁵O₃; NaNO₃)

Аммиак N^-3H₃ → N₂°

Галогенид-анионы (чаще всего КI^-1) → галогены Г₂⁰

Соединения Fe⁺² → соединения Fe⁺³

Пероксид водорода Н₂О₂^-1 (в контакте с окислителем) → О₂° + Н₂О

Сr₂O₃ или соединения Сr⁺³ → в кислой среде К₂Сr₂O₇, в щелочной – К₂СrO₄

Приложение 2. ЭЛЕКТРОЛИЗ

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ПО ТЕМЕ “ЭЛЕКТРОЛИЗ".

ВИДЫ КАТИОНОВ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ КАТОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ:

1. Мⁿ⁺ после водорода в ряду напряжений: Мⁿ⁺ + nе^- → М^о

(катодное восстановление металла – катод покрывается слоем металла, соответствующего катиону)

2. Мⁿ⁺ до Al) в ряду напряжений: 2Н₂O + 2е^- → Н₂ + 2ОН^-

(катодное восстановление воды – на катоде выделяется водород, возле катода накапливается щелочь, соответствующая катиону)

3) Мⁿ⁺ от Al до Н в ряду напряжений: одновременно разряжаются катионы металла и молекулы воды.

Выделение на катоде водорода можно подавить («перенапряжение» водорода), понижая температуру, увеличивая плотность тока и используя платиновый электрод.

4) При электролизе водных растворов кислот: 2Н⁺ + 2е → Н₂^о

ВИДЫ АНИОНОВ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ АНОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ:

1) Галогенид-анионы (кроме фтора): 2 Г^- – 2е → Г₂°

(на аноде выделяется простое вещество – галоген)

1. Кислотные остатки высших кислородсодержащих кислот и фторид-ион:

2Н₂О – 4е → О₂ + 4Н⁺

(анодное окисление воды – на аноде выделяется кислород, вблизи анода накапливается кислота, соответствующая аниону)

3) Кислотные остатки – восстановители:

Кислородсодержащие: SO₃^2- + Н₂О – 2е → SO₄ ^2- + 2Н⁺

NO₂^- + H₂O – 2e → NO₃^- + 2H⁺

Сульфиды: n S^2- – (2n – 2)е → S_n^2- (у анода образуется политионовая кислота)

Анионы органических кислот: 2R-COO^- – 2e → 2CO₂ + R–R

4) При электролизе водных растворов щелочей:

4ОН^- – 4е → О₂ + 2Н₂О (2ОН^- – 4е → О₂ + 2Н⁺)

ПРИМЕРЫ СОСТАВЛЕНИЯ УРАВНЕНИЙ РЕАКЦИЙ ЭЛЕКТРОЛИЗА

1. Электролиз расплавов сводится к разложению сложного вещества на простые, соответствующие элементному составу сложного вещества:

ток (К) (А) ток (К) (А)

2NaCl --------→ 2Na + Cl₂ 2Al₂O₃ ----------→ 4Al + 3O₂

2. При электролизе растворов в электродных процессах может участвовать вода. Характер электродных процессов зависит от типа катионов и анионов, в соответствии с опорным конспектом.

Пример 1: СuSO₄ → Сu²⁺ + SO₄^2-

Катод: катионы Сu²⁺ - катионы металла, стоящего в ряду напряжений после Н, следовательно, на катоде протекает восстановление металла:

(К): Сu²⁺ + 2 е → Сu⁰

Анод: анионы SO₄^2- - кислотные остатки высшей кислородсодержащей кислоты, следовательно, на аноде протекает окисление молекул воды:

(А): 2Н₂О - 4е → 4Н⁺ + О₂

По методу электронного баланса следует уравнять количество отданных и принятых электронов через наименьшее общее кратное. Уравнение катодной реакции следует умножить на коэффициент 2 и сложить катодную и анодную реакцию:

2Сu²⁺ + 4 е + 2Н₂О - 4е → 2Сu⁰ + 4Н⁺ + О₂.

После приведения подобных получим сокращенное ионное уравнение электролиза:

2Сu²⁺ + 2Н₂О → 2Сu⁰ + 4Н⁺ + О₂.

Для составления молекулярного уравнения потребуется кислотный остаток исходной соли:

2СuSO₄ + 2Н₂О → 2Сu⁰ + 2Н₂SO₄ + О₂.

(K) (A) (A)

Пример 2: KCl → K⁺ + Cl^-

Катод: катионы К⁺ - катионы металла, стоящего в самом начале ряда напряжений, до Al, - на катоде восстанавливаются молекулы воды:

(К): 2Н₂O + 2е^- → Н₂ + 2ОН^-

Анод: анионы Сl^- - кислотные остатки галогеноводородной кислоты, на аноде окисляются сами анионы:

(А): 2 Cl^- – 2е → Cl₂°

В соответствии с тем, что число электронов, отданных на катоде, равно числу электронов, принятых на аноде, коэффициенты в суммарном уравнении соот­ветствуют электродным процессам. Суммарное уравнение в левой части должно содержать воду, так как она принимает участие в электродном процессе. Cокращенное ионное уравнение электролиза:

2Н₂O + 2 Cl^- → Н₂ + 2ОН^- + Cl₂°

В соответствии с катионом исходной соли одним из продуктов электролиза будет гидроксид калия: 2KCl + 2Н₂O → 2КОН + Н₂ + Cl₂

(K) (K) (A)

Пример 3: K₂SO₄ → 2К⁺ + SO₄^2-

И на катоде, и на аноде разряжаются молекулы воды. Если между катодом и анодом нет диафрагмы (полупроницаемой перегородки), электролиз подобных солей сводится к электролизу воды. Результатом является уменьшение массы раствора при сохранении прежнего содержания растворённого вещества, то есть раствор становится более концентрированным.

В присутствии диафрагмы между катодом и анодом:

(K): 2Н₂O + 2е → 2OН^- + Н₂

(A): 2Н₂O – 4е → 4Н⁺ + O₂

В соответствии с принципом электронного баланса, на катодную реакцию необходимо умножить на коэффициент 2. Получается, что суммарно в электродных процессах задействовано 6 молекул воды: 4Н₂O + 4е + 2Н₂O – 4е → 4OН^- + 2Н₂ + 4Н⁺ + O₂.

После приведения подобных получим молекулярное уравнение: 2Н₂О → 2Н₂ + О₂.

(К) (А)

34