Электролиз растворов и расплавов: как сдать на 100 баллов

На экзамене дают схему электролиза раствора или расплава соли. Нужно определить продукты на катоде и аноде, иногда — записать суммарное уравнение. Чаще всего это водные растворы: NaCl, CuSO4, KI и т.д.

Катод: восстанавливаются катионы. Если катион активного металла (Na+, K+, Ca2+) — восстанавливается вода, выделяется H2. Если средней активности (Fe2+, Ni2+) — может и металл, и водород. Если неактивного (Cu2+, Ag+) — только металл.

Анод: окисляются анионы. Бескислородные (Cl-, Br-, I-) окисляются до галогенов. Кислородсодержащие (SO42-, NO3-) — окисляется вода, выделяется O2. Исключение: F- не окисляется, только вода.

Запоминать просто: активные металлы (до Al) — вода на катоде, неактивные (после H) — сам металл. На аноде: галогены (кроме F) — да, остальное — кислород.

Шорткат 1: Ряд активности металлов — твой лучший друг. Если металл стоит в ряду до Al (включительно) — на катоде вода. Если от Al до H — может быть и металл, и водород (смотри условия). Если после H — только металл.

Шорткат 2: Анионы без кислорода (Cl-, Br-, I-) на аноде дают галоген. Кислородсодержащие (SO42-, NO3-, PO43-) дают O2. Запомни: "кислород в анионе — кислород на аноде".

Шорткат 3: Если в растворе есть ионы металла и вода, конкуренция идёт по стандартным потенциалам. Но на ЕГЭ обычно дают простые случаи: активный металл + вода, неактивный + металл. Не парься из-за тонкостей — их почти не спрашивают.

Ошибка №1: Путают катод и анод. Катод — минус, туда идут катионы (плюс). Анод — плюс, туда идут анионы (минус). Запомни: "катод — катионы", "анод — анионы".

Ошибка №2: Пишут не те продукты. Например, при электролизе раствора NaCl на аноде пишут Cl2 — верно, а на катоде Na — нет. Na активный, выделяется H2.

Ошибка №3: Забывают про среду. При электролизе хлорида натрия образуется щёлочь (NaOH). Если в задаче спросят pH — он станет щелочным.

Как избежать: нарисуй схему: катод (—) слева, анод (+) справа. Подпиши, какие ионы подходят. Проверь по ряду активности. И не спеши — лучше потратить 30 секунд на проверку, чем потерять балл.

Давай разберём реальный пример. Задание: "Электролиз водного раствора сульфата меди(II) с инертными электродами. Напишите уравнения катодного и анодного процессов, а также суммарное уравнение."

Шаг 1: Определяем ионы. Соль CuSO4 диссоциирует на Cu2+ и SO42-. В воде есть H+ и OH-.

Шаг 2: Катод. Cu2+ стоит после H в ряду активности, значит восстанавливается сам металл: Cu2+ + 2e = Cu.

Шаг 3: Анод. SO42- — кислородсодержащий анион, окисляется вода: 2H2O - 4e = O2 + 4H+.

Шаг 4: Суммарное уравнение. Уравниваем электроны: на катоде 2e, на аноде 4e, умножаем катод на 2: 2Cu2+ + 4e = 2Cu. Складываем: 2Cu2+ + 2H2O = 2Cu + O2 + 4H+. В молекулярном виде: 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2 + 2H2SO4 (образуется серная кислота).

Всё просто. Главное — не перепутать процессы.

Ты выбираешь персонажа, который тебе заходит. Витёк объяснит "по-братски": "Слышь, катод — это минус, туда плюсовые ионы лезут. Если металл активный — вода пашет, если нет — сам металл осаждается. Запомнил?" Или Криштиану: "На катоде — как на тренировке: кто сильнее, тот и восстанавливается. Cu2+ сильнее воды — он и выигрывает."

Анна Сергеевна расскажет строго по учебнику, но без воды. А Барсик-кот просто мурлычет, но это тоже расслабляет.

Ты говоришь голосом — он отвечает. Можно сфоткать задачу — камера разберёт её голосом. И всё это стоит 995 рублей в месяц за все 12 предметов. Одна пицца вместо 2000 в час репетитору.