ГДЗ по химии, 11 класс, Габриелян, номер 15.7

План решения:

Для определения продукта на катоде при электролизе водных растворов солей необходимо вспомнить правила разряда катионов. В ряду активности металлов катионы, стоящие правее алюминия (включая H⁺), восстанавливаются до металла или водорода. Катионы щелочных и щелочноземельных металлов (левее Al³⁺) в водном растворе не восстанавливаются; вместо них восстанавливается вода с выделением водорода. Также нужно учитывать специфические случаи, например, восстановление аммония.

Пошаговый разбор:

• А) Хлорид аммония (NH₄Cl). На катоде находятся катионы NH+4 и молекулы воды. Аммоний-ион является слабым окислителем, но в условиях электролиза он может восстанавливаться. Однако стандартное школьное правило гласит: если катион — это ион аммония NH+4, то на катоде выделяется аммиак (NH₃) и водород, либо просто водород из воды, так как NH+4 не восстанавливается до азота легко. Но давайте посмотрим на варианты ответов. Вариант 4 — аммиак. При электролизе растворов солей аммония на катоде часто выделяют именно аммиак (за счет реакции 2NH+4+2e^-→2NH₃+H₂). Проверим другие соли, чтобы исключить неоднозначность.
• Б) Нитрат серебра (AgNO₃). Серебро (Ag) стоит в ряду активности металлов правее водорода. Его катионы Ag⁺ являются сильными окислителями и восстанавливаются легче, чем вода. Поэтому на катоде выделяется чистый металл — серебро .
• В) Бромид стронция (SrBr₂). Стронций (Sr) — щелочноземельный металл, находится левее алюминия в ряду активности. Его ионы Sr²⁺ очень устойчивы и не восстанавливаются в водном растворе. Вместо них восстанавливается вода: 2H₂O+2e^-→H₂↑+2OH^-. Следовательно, на катоде выделяется водород .
• Г) Сульфат меди(II) (CuSO₄). Медь (Cu) стоит в ряду активности правее водорода. Ионы Cu²⁺ восстанавливаются легче, чем ионы водорода из воды. На катоде выделяется металл — медь .

Проверка и итоговое соответствие:

Сопоставим полученные результаты с предложенным списком продуктов:

• А) хлорид аммония → аммиак (вариант 4). *Примечание: иногда в упрощенных схемах для солей аммония указывают водород, но наличие варианта «аммиак» делает его более вероятным ответом для этой пары, так как это характерная особенность.*
• Б) нитрат серебра → серебро (вариант 2).
• В) бромид стронция → водород (вариант 1).
• Г) сульфат меди(II) → медь (вариант 3).

Таким образом, получаем следующую цепочку соответствий: А-4, Б-2, В-1, Г-3.