Определите, какие продукты образуются на катоде и на аноде в случае электролиза водного раствора: а)...

а) На катоде образуется медь, на аноде образуется кислород. б) На катоде образуется натрий, на аноде образуется бром. в) На катоде образуется водород, на аноде образуется кислород. г) На катоде образуется калий, на аноде образуется йод.

Электролиз водных растворов различных солей приводит к образованию продуктов на катоде и аноде, в зависимости от природы катионов и анионов, а также от присутствия воды. Рассмотрим каждый случай по отдельности:

а) Нитрат меди (II) (Cu(NO₃)₂)

Катод (отрицательный электрод): На катоде восстанавливаются катионы меди (Cu²⁺), поскольку медь находится ниже водорода в электрохимическом ряду напряжений и восстанавливается легче, чем вода. Восстановление происходит по следующей реакции: [ \text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu} ]

Анод (положительный электрод): На аноде происходит окисление воды, поскольку нитрат-ион (NO₃⁻) не окисляется в водных растворах. Реакция окисления воды: [ 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{O}_2 + 4\text{H}^+ + 4e^- ]

Продукты:

• Катод: медь (Cu)
• Анод: кислород (O₂)

б) Бромид натрия (NaBr)

Катод: На катоде восстанавливаются ионы водорода (H⁺), так как натрий находится выше водорода в электрохимическом ряду и восстанавливается сложнее. Вода восстанавливается по следующей реакции: [ 2\text{H}_2\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 + 2\text{OH}^- ]

Анод: На аноде окисляются ионы брома (Br⁻). Реакция: [ 2\text{Br}^- \rightarrow \text{Br}_2 + 2e^- ]

Продукты:

• Катод: водород (H₂)
• Анод: бром (Br₂)

в) Сульфат магния (MgSO₄)

Катод: На катоде, как и в случае с бромидом натрия, восстанавливаются ионы водорода (H⁺), поскольку магний находится выше водорода в электрохимическом ряду. Вода восстанавливается: [ 2\text{H}_2\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 + 2\text{OH}^- ]

Анод: На аноде происходит окисление воды, поскольку сульфат-ион (SO₄²⁻) не окисляется в водных растворах. Реакция: [ 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{O}_2 + 4\text{H}^+ + 4e^- ]

Продукты:

• Катод: водород (H₂)
• Анод: кислород (O₂)

г) Иодид калия (KI)

Катод: На катоде восстанавливаются ионы водорода (H⁺), так как калий находится выше водорода в электрохимическом ряду. Вода восстанавливается: [ 2\text{H}_2\text{O} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2 + 2\text{OH}^- ]

Анод: На аноде окисляются ионы иода (I⁻). Реакция: [ 2\text{I}^- \rightarrow \text{I}_2 + 2e^- ]

Продукты:

• Катод: водород (H₂)
• Анод: иод (I₂)

Таким образом, при электролизе водных растворов указанных солей образуются следующие продукты на катоде и аноде:

• Нитрат меди (II):

  • Катод: медь (Cu)
  • Анод: кислород (O₂)

• Бромид натрия:

  • Катод: водород (H₂)
  • Анод: бром (Br₂)

• Сульфат магния:

  • Катод: водород (H₂)
  • Анод: кислород (O₂)

• Иодид калия:

  • Катод: водород (H₂)
  • Анод: иод (I₂)

а) На катоде при электролизе водного раствора нитрата меди (II) образуется медь (Cu) и выделяется кислород (O2): 2Cu(NO3)2 + 4H2O -> Cu + 4NO3- + 4H3O+ + O2

На аноде происходит окисление воды: 4H2O -> O2 + 4H+ + 4e-

б) В случае электролиза водного раствора бромида натрия на катоде образуется натрий (Na) и выделяется водород (H2): 2NaBr + 2H2O -> 2Na + 2OH- + H2 + Br2

На аноде происходит окисление бромида: 2Br- -> Br2 + 2e-

в) При электролизе водного раствора сульфата магния на катоде образуется магний (Mg) и выделяется водород (H2): MgSO4 + 2H2O -> Mg + SO4^2- + 4H+ + H2

На аноде происходит окисление воды: 4H2O -> O2 + 4H+ + 4e-

г) При электролизе водного раствора иодида калия на катоде образуется калий (K) и выделяется водород (H2): 2KI + 2H2O -> 2K + 2OH- + H2 + I2

На аноде происходит окисление иона иода: 2I- -> I2 + 2e-