Суммарные уравнения электролиза. Задание 20

Чтобы получить суммарное уравнение электролиза раствора, складывают процессы на катоде и аноде, уравняв число электронов, и переписывают результат в молекулярной форме. Получаются несколько типовых случаев, которые полезно знать «в лицо»: от них зависит, что выделяется на электродах и что остаётся в растворе.

Типовые случаи

Металл после водорода, кислородсодержащий анион — на катоде металл, на аноде кислород, в растворе накапливается кислота:

\[ \ce{2CuSO4 + 2H2O ->[\text{электролиз}] 2Cu + O2 ^ + 2H2SO4}; \qquad \ce{4AgNO3 + 2H2O -> 4Ag + O2 ^ + 4HNO3} \]

Активный металл, бескислородный анион — на катоде водород, на аноде галоген, в растворе накапливается щёлочь. Так в промышленности получают сразу три продукта — гидроксид натрия, хлор и водород:

\[ \ce{2NaCl + 2H2O ->[\text{электролиз}] H2 ^ + Cl2 ^ + 2NaOH} \]

Металл после водорода, бескислородный анион — разлагается сама соль:

\[ \ce{CuCl2 ->[\text{электролиз}] Cu + Cl2 ^} \]

Активный металл, кислородсодержащий анион, а также щёлочи и кислородсодержащие кислоты — разлагается только вода, концентрация растворённого вещества растёт:

\[ \ce{2H2O ->[\text{электролиз}] 2H2 ^ + O2 ^} \quad (\text{растворы } \ce{Na2SO4}, \ce{KNO3}, \ce{NaOH}, \ce{H2SO4}) \]

Металл средней активности (\(\ce{Zn}\), \(\ce{Fe}\), \(\ce{Ni}\)) — на катоде одновременно металл и водород; в заданиях ЕГЭ ответ «металл и водород» засчитывают.

Сводная таблица для задания 20

Электролиз в расчётных задачах

Количества веществ на электродах связаны через число электронов: на 1 моль \(\ce{Cu}\) катод получает 2 моль электронов, на 1 моль \(\ce{O2}\) анод отдаёт 4 моль электронов. Поэтому при электролизе раствора \(\ce{CuSO4}\) на 2 моль меди выделяется 1 моль кислорода, а масса раствора уменьшается на массу меди и кислорода вместе.