Задание 20 ЕГЭ по химии

331

Электролиз проводят в водном растворе соли на инертных электродах, поэтому в разряде участвуют не только ионы соли, но и вода.

А) $Mg(NO_{3})_{2}$

Катод: $2H_{2}O + 2e^{-} \rightarrow H_{2}\uparrow + 2OH^{-}$

Анод: $2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow O_{2}\uparrow + 4H^{+}$

Суммарно: $2H_{2}O \overset{эл.ток}{\rightarrow} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow$

Б) $Na_{2}SO_{4}$

Катод: $2H_{2}O + 2e^{-} \rightarrow H_{2}\uparrow + 2OH^{-}$

Анод: $2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow O_{2}\uparrow + 4H^{+}$

Суммарно: $2H_{2}O \overset{эл.ток}{\rightarrow} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow$

В) $AgF$

Катод: $Ag^{+} + e^{-} \rightarrow Ag$

Анод: $2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow O_{2}\uparrow + 4H^{+}$

Суммарно: $4AgF + 2H_{2}O \overset{эл.ток}{\rightarrow} 4Ag + O_{2}\uparrow + 4HF$

1. На катоде всё решает активность металла. Ионы $Mg^{2+}$ и $Na^{+}$ стоят в начале ряда активности (левее алюминия включительно), из водного раствора они не восстанавливаются — вместо них разряжается вода и выделяется водород. Ионы $Ag^{+}$ стоят правее водорода, поэтому восстанавливается сам катион и на катоде выделяется металл: $Ag$.

2. На аноде всё решает природа аниона. Кислородсодержащие анионы $NO_{3}^{-}$ и $SO_{4}^{2-}$ не окисляются: сера и азот в них уже в высшей степени окисления $(+6$ и $+5)$, поэтому окисляется вода и выделяется кислород.

3. Фторид-ион $F^{-}$ — исключение среди галогенид-ионов: фтор самый электроотрицательный элемент, и окислить $F^{-}$ до $F_{2}$ в водном растворе нельзя. Поэтому у $AgF$ на аноде тоже выделяется кислород, а не галоген (в отличие от $AgCl$, $AgBr$, $AgI$).

4. Собираем пары продуктов: А) водород и кислород — вариант 3; Б) водород и кислород — вариант 3; В) металл и кислород — вариант 1.

Ответ: 331