Как решить олимпиадную задачу по химии для 10-го класса?
Вот условие задачи.
Справедливо ли утверждение: "При пропускании постоянного электрического тока вода разлагается на кислород и водород"? Приведите по два примера реакций электролиза в водных растворах, при которых не будет выделяться: а) водород, б) кислород, в) ни один из этих газов.
Ответы (1):
Если в воду добавить немного какой-нибудь щелочи, то при пропускании через такой раствор вода будет разлагаться на водород и кислород: водород будет выделяться на катоде, а кислород - на аноде. Щелочь нужна только для того, чтобы резко увеличить электропроводность чистой воды, поэтому концентрация щелочи может быть очень небольшой. Чтобы на катоде водород не выделялся, на этом электроде должна идти другая реакция, успешно конкурирующая с реакцией разряда ионов водорода. Это может быть, например, электролиз крепкого раствора нитрата меди или нитрата серебра. На катоде вместо водорода будут выделяться соответственно медь и серебро, а на аноде по-прежнему будет выделяться кислород. (Возможны и другие варианты.) Чтобы не выделялся на аноде кислород, на этом электроде должна идти другая конкурирующая реакция, не дающая разряжаться катионам гидроксила. Например, если подвергнуть электролизу крепкий раствор хлорида натрия, на катоде по-прежнему будет выделяться водород, а на аноде - хлор. Хлорид натрия можно заменить бромидом калия. А можно - сульфатом калия, тогда на аноде при достаточной концентрации сульфата его анионы будут окисляться с образованием надсульфат-анионов S2O8. Именно так получают, например, надсерную кислоту. Если же, наконец, подвергнуть электролизу раствор хлорида или бромида меди, то на электродах вообще не будут выделяться газы.