4.2. Примеры заданий по теме «Электролиз» и комментарии к их решению

При выполнении заданий по этой теме следует руководствоваться рассмотренными правилами определения продуктов, образующихся на электродах при электролизе расплавов и растворов солей, кислот, щелочей.

1. При электролизе водного раствора сульфата меди(II) на аноде выделяется

1)	медь	3)	кислород
2)	водород	4)	оксид серы(IV)

На аноде происходит процесс окисления; в случае кислородсодержащего аниона SO происходит процесс окисления воды, в результате чего образуется кислород. Ответ: 3.

2. При электролизе водного раствора нитрата серебра на катоде выделяется

1)	серебро	3)	кислород
2)	водород	4)	оксид азота(IV)

На катоде происходит процесс восстановления. Серебро – металл, расположенный в электрохимическом ряду напряжений после водорода, поэтому на катоде образуется только серебро. Ответ: 1.

3. При электролизе водного раствора нитрата железа(II) на катоде выделяется (выделяются)

1)	только железо	3)	железо и водород
2)	только водород	4)	кислород

Железо расположено в электрохимическом ряду напряжений между алюминием и водородом, поэтому на катоде идут два процесса – восстановление катионов металла и восстановление молекул воды. Ответ: 3.

4. Только газообразные продукты выделяются на катоде и аноде при электролизе с инертными электродами водного раствора

1)	FeCl2	3)	ZnSO4
2)	KCl	4)	Cu(NO3)2

При электролизе FeCl₂ помимо газообразных водорода (на катоде) и хлора (на аноде) происходит выделение железа (на катоде). Аналогично, при электролизе ZnSO₄ помимо газообразных водорода (на катоде) и кислорода (на аноде) происходит выделение цинка (на катоде). При электролизе Cu(NO₃)₂ на катоде выделяется медь, а на аноде – газ кислород. Только газообразные продукты, а именно – водород на катоде и хлор на аноде – выделяются при электролизе KCl. Ответ: 2.

5. Электролиз водного раствора соли можно использовать для получения

1)

натрия

2)

кальция

3)

калия

4)

никеля

При электролизе водных растворов солей натрия, кальция, калия на катоде не металл не выделяется, а происходит выделение водорода. Эти металлы можно получить, используя электролиз расплавов солей (например, хлоридов). Электролиз водных растворов солей можно использовать для получения тех металлов, которые находятся в электрохимическом ряду напряжений после алюминия. В данном случае таким металлов является никель. Ответ: 4.

6. Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на катоде при электролизе с инертными электродами ее водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ			ПРОДУКТЫ НА КАТОДЕ
А)	KCl		1)	металл
Б)	AgNO3		2)	водород
В)	MnSO4		3)	oкcид азота(IV)
Г)	CaBr2		4)	металл, водород
			5)	галоген
А		Б			В	Г

Учитывая положение металлов, входящих в состав солей, в электрохимическом ряду напряжений, делаем вывод, что при электролизе водных растворов KCl и CaBr₂ на катоде образуется водород; при электролизе AgNO₃ – металл (серебро); при электролизе MnSO₄ – металл (марганец) и водород. Ответ: 2142.

7. Установите соответствие между формулой соли и продуктом, образующимся на аноде при электролизе с инертными электродами ее водного раствора.

ФОРМУЛА СОЛИ			ПРОДУКТ НА АНОДЕ
А)	MgSO4		1)	O2
Б)	КF		2)	H2
В)	NiBr2		3)	SO2
Г)	NaNO3		4)	NO2
			5)	F2
			6)	Br2
А		Б			В	Г

При электролизе с инертными электродами водных растворов солей кислородсодержащих кислот и фторидов на аноде выделяется кислород; при электролизе солей бескислородных кислот происходит окисление аниона, в данном случае, бромид-ион окисляется, образуя Br₂. Ответ: 1161.

8. Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе его водного раствора.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА			ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А)	LiBr		1)	металл, галоген
Б)	FeSO4		2)	металл, кислород
В)	Ca(NO3)2		3)	водород, галоген
Г)	NaOH		4)	водород, кислород
			5)	металл, водород, кислород
			6)	металл, водород, галоген
А		Б			В	Г

Определяя продукты электролиза водных растворов с инертными электродами в соответствии с изложенными правилами, получаем ответ: 3544.

При изучении темы «Электролиз» рекомендуем также предложить учащимся расчетные задачи, при решении которых необходимо записать уравнение реакции электролиза и провести соответствующие расчеты. Приведем пример такой задачи, составленной в формате ЕГЭ (часть В).

9. При электролизе водного раствора сульфата меди(II) с инертными электродами на катоде выделилось 12,8 г металла. Объем газа, выделившегося на аноде, равен при нормальных условиях ________ л. (Запишите число с точностью до сотых.)

Процесс электролиза сульфата меди(II) c инертными электродами протекает в соответствии с уравнением реакции:

2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 2H₂SO₄

Определим количества веществ меди и кислорода:

n(Cu) = 12,8 / 64 = 0,2 моль;

n(O₂) = 0,5n(Cu) = 0,1 моль.

Найдем объем выделившегося на аноде кислорода:

V(O₂) = 0,1 • 22,4 = 2,24 л.

Ответ: 2,24

Отметим, что при решении расчетных задач части В следует обратить внимание учащихся на размерности определяемых величин (л, мл, г, кг, % и т.д.) и степень округления полученных результатов (до целых, до десятых и т.д.).