Бесплатный интенсив по химии

3 огненных вебинара, домашние задания, беседа курса, личный кабинет, связь с преподавателем и многое другое.
Курс стартует 8 ноября.

Подробнее об интенсиве

Задание 20. Электролиз расплавов и растворов (солей, щелочей, кислот). ЕГЭ 2022 по химии

За это задание ты можешь получить 1 балл. На решение дается около 7 минут. Уровень сложности: повышенный.
Средний процент выполнения: 76.2%
Ответом к заданию 20 по химии может быть последовательность цифр, чисел или слов. Порядок записи имеет значение.

Задачи для практики

Задача 1

Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этой соли: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $NaNO_3$
Б) $CH_3COONa$
В) $BaBr_2$
Г) $Cu(NO_3)_2$
1) $H_2$, $O_2$
2) $H_2$, $C_2H_6$, $NaHCO_3$
3) металл, $O_2$
4) металл, $NO_2$
5) Ba, $Br_2$
6) $H_2$, $Br_2$

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

A) Протекает электролиз воды. Продукты $H_2$ и $O_2$

Б) $2 CH_3COONa + 2 H_2O → C_2H_6 + 2 NaHCO_3 + H_2$

В) $BaBr_2 + H_2O → Br_2 + Н_2 + Ba(OH)_2$

Г) $2Cu(NO_3)_2 + 2H_2O → 2Cu + O_2 + 4HNO_3$

Ответ: 1263
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 2

Установите соответствие между названием вещества и способом его электролитического получения: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ
А) натрий
Б) фтор
В) алюминий
Г) кислород
1) расплава NaCl
2) водного раствора NaF
3) водного раствора $AlCl_3$
4) раствора $Al_2O_3$ в расплавленном криолите
5) расплава NaF
6) водного раствора NaCl

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

А: Натрий очень активный металл, поэтому из водного раствора его не получить электролитически, а вот из расплава NaCl, можно, как и из расплава NaF, но фторид дороже и фтор быстро разрушает анод, так что используют хлорид.

Б: Фтор можно получить только электролизом расплава соли.

В: Алюминий достаточно активен, так что в растворе он разрядит вместо себя водород из воды, так что нам подходит только 4 вариант.

Г: Фторид-ион при электролизе в растворе проявляет свойства такие же, как остатки кислород содержащих кислот.

Ответ: 1542
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 3

Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на аноде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА
А) $Al(NO_3)_3$
Б) $CuCl_2$
В) $SbCl_3$
Г) $Cu(NO_3)_2$
1) $2H_2O – 4ē = O_2^{0} + 4H^{+}$
2) $2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^{–}$
3) $2Cl^{–} – 2ē = Cl_0^{2}$
4) $Sb^{3+} + 3ē = Sb^{0}$
5) $Cl^{–} + 4H_2O – 8ē = ClO_4^{-} + 8H^{+}$
6) $4NO_3^{–} – 4ē = 2N_2O + 5O_2^{0}$

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

A) Нитрат-анион – остаток кислородосодержащей кислоты, следовательно, на аноде окисляются атомы кислорода молекул воды - строка 1.

Б) Хлорид-анион – бескислородный остаток, следовательно, на аноде окисляется сам хлорид-ион - строка 3.

В) Как в Б.

Г) Как в А

Ответ: 1331
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 4

Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $Pb(NO_3)_2$
Б) NaBr
В) $AlCl_3$
Г) $CuSO_4$
1) водород, галоген
2) водород, кислород
3) металл, кислород
4) металл, водород, кислород
5) металл, оксид серы(IV)

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

А) $Pb(NO_3)_2$ - нитрат свинца - соль металла средней активности и кислородсодержащей кислоты, при электролизе его водного раствора образуется металл, водород и кислород.

Б) NaBr - бромид натрия - соль активного металла и бескислородной кислоты, при электролизе его водного раствора образуется галоген и водород.

В) $AlCl_3$ - хлорид алюминия - соль активного металла и бескислородной кислоты, при электролизе его водного раствора образуется галоген и водород.

Г) $CuSO_4$ - сульфат меди (II) - соль неактивного металла и кислородсодержащей кислоты, при электролизе его водного раствора образуется металл и кислород.

Ответ: 4113
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 5

Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этой соли: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $CuSO_4$
Б) AgF
В) $K_2S$
Г) NaBr
1) водород, кислород
2) водород, галоген
3) металл, кислород
4) металл, галоген
5) водород, сера

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

А) $CuSO_4$ - соль малоактивного металла и кислородсодержащей кислоты. Выделяется металл и кислород.

Б) AgF - фторид серебра - соль малоактивного металла и фтороводородной кислоты, выделяется металл и кислород.

В) Калий - активный металл, поэтому на катоде будет водород, а сульфид - остаток некислородосодержащей кислоты, на аноде образуется сера.

Г) NaBr - соль активного металла и бескислородной кислоты. Выделяется водород и бром.

Ответ: 3352
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 6

Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этой соли: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $CaI_2$
Б) $Na_2CO_3$
В) AgF
Г) $AuF_3$
1) металл, кислород
2) металл, галоген
3) водород, кислород
4) водород, галоген
5) водород, углекислый газ
6) металл, углекислый газ

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

А) $CaI_2$ - йодид кальция, соль активного металла и и бескислородной кислоты, при электролизе водного раствора образуется $I_2$ и $H_2$.

Б) $Na_2CO_3$ - карбонат натрия - соль активного металла и кислородсодержащей кислоты, при электролизе водного раствора образуется $O_2$ и $H_2$.

В) AgF - фторид серебра - соль неактивного металла и фтороводородной кислоты, выделяется металл и кислород.

Г) $AuF_3$ - фторид золота - соль неактивного металла и фтороводородной кислоты, выделяется металл и кислород.

Ответ: 4311
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 7

Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $NiSO_4$
Б) $LiClO_4$
В) LiCl
Г) $AgNO_3$
1) металл, кислород
2) водород, хлор
3) водород, кислород
4) металл, оксид азота(IV)
5) металл, галоген

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

А) $NiSO_4$ - соль металла средней активности и кислородсодержащей кислоты. Выделяется металл и кислород.

Б) $LiClO_4$ - соль активного металла и кислородсодержащей кислоты. Выделяется водород и кислород.

В) LiCl - соль активного металла и бескислородной кислоты. Выделяется водород и хлор.

Г) $AgNO_3$ - соль малоактивного металла и кислородсодержащей кислоты. Выделяется металл и кислород.

Ответ: 1321
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 8

Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе водного раствора этого вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $Cu(NO_3)_2$
Б) $Na_2S$
В) $AlCl_3$
Г) $ZnSO_4$
1) Cu, $O_2$
2) Cu, $NO_2$
3) $H_2$, S
4) $H_2$, $Cl_2$
5) Zn, $H_2$, $O_2$
6) Zn, $H_2$, S

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

A) $Cu(NO_3)_2$ - соль малоактивного металла и кислородсодержащей кислоты. Выделяется металл (Cu) и кислород.

Б) $Na_2S$ - соль активного металла и бескислородной кислоты, образуется водород и сера.

В) $AlCl_3$ - соль активного металла и бескислородной кислоты, образуется водород и хлор.

Г) $ZnSO_4$ - соль металла средней активности и кислородсодержащей кислоты, образуется металл (цинк), водород и кислород.

Ответ: 1345
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 9

Установите соответствие между формулой вещества и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе его водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $CaCl_2$
Б) $Fe(NO_3)_2$
В) $K_2SO_4$
Г) $FeCl_2$
1) $Ca, O_2, Cl_2$
2) $Fe, H_2, Cl_2$
3) $K, H_2, SO_3$
4) $Fe, H_2, O_2$
5) $H_2, Cl_2$
6) $H_2, O_2$

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

Продукты электролиза определяются положением металла в ряду активности и природой аниона
1) $CaCl_2$ — хлорид кальция — образован катионами $Ca^{2+}$ (кальций находится в ряду активности левее алюминия) и бескислородными анионами Cl–.
Катодная реакция: $2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^–$
Анодная реакция: $2Cl^{–} – 2ē = Cl_2^0$
Вывод: продукты электролиза $H_2$, $Cl_2$; ответ А — 5.

2) $Fe(NO_3)_2$ — нитрат железа(II) — образован катионами $Fe^{2+}$ (железо находится в ряду активности между алюминием и водородом) и кислородсодержащими анионами $NO_3^{–}$.
Катодные реакции: $Fe^{2+} + 2ē = Fe^0$
$2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^–$
Анодная реакция: $2H_2O – 4ē = O_2^{0} + 4H^+$
Вывод: продукты электролиза Fe, $H_2$, $O_2$; ответ Б — 4.

3) $K_2SO_4$ — сульфат калия — образован катионами $K^+$ (калий в ряду активности находится левее, чем алюминий) и кислородсодержащими анионами $SO_4^{2–}$. Уравнения катодного и анодного процессов:
Катодная реакция: $2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^–$
Анодная реакция: $2H_2O – 4ē = O_2^{0} + 4H^+$
Вывод: продукты электролиза $H_2$, $O_2$; ответ В — 6.

4) $FeCl_2$ — хлорид железа(II) — образован катионами $Fe^{2+}$ (железо находится между алюминием и водородом в ряду активности) и бескислородными анионами $Cl^–$.
Катодные реакции: $Fe^{2+} + 2ē = Fe^0$
$2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^–$
Анодная реакция: $2Cl^{–} – 2ē = Cl_2^0$
Вывод: продукты электролиза Fe, $H_2$, $Cl_2$; ответ Г — 2.

Ответ: 5462
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 10

Установите соответствие между формулой соли и уравнением процесса, протекающего на угольном аноде при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ УРАВНЕНИЕ АНОДНОГО ПРОЦЕССА
А) KCl
Б) $AlBr_3$
В) $CuSO_4$
Г) $AgNO_3$
1) $2H_2O – 4ē = O_2 + 4H^+$
2) $2H_2O + 2ē = H_2 + _2OH^–$
3) $2Cl^– – 2ē = Cl^{0}_2$
4) $2Br^– – 2ē = Br^{0}_2$
5) $2SO_4^{2–} – 2ē = S_2O_8^{2–}$
6) $2NO^{–}_3 – 2ē = 2NO_2 + O_2$

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

Процесс окисления на аноде определяется материалом, из которого изготовлен анод, и природой аниона.

1) KCl — хлорид калия — содержит бескислородные анионы $Cl^–$; анодный процесс:

$2Cl^{–} – 2ē = Cl_2^0$

Вывод: ответ А — 3.

2) $AlBr_3$ — бромид алюминия — содержит бескислородные анионы $Br^–$; анодный процесс:

$2Br^{–} – 2ē = Br_2^0$

Вывод: ответ Б — 4.

3) $CuSO_4$ — сульфат меди(II) — содержит кислородсодержащие анионы $SO_4^{2–}$; анодная реакция:

$2H_2O – 4ē = O_2^0 + 4H^+$

Вывод: ответ В — 1.

4) $AgNO_3$ — нитрат серебра — содержит кислородсодержащие анионы $NO_3^–$; анодный процесс:

$2H_2O – 4ē = O_2^0 + 4H^+$

Вывод: ответ Г — 1.

Ответ: 3411
Показать решение
Бесплатный интенсив

Задача 11

Установите соответствие между формулой соли и продуктами, образующимися на инертных электродах при электролизе её водного раствора: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

ФОРМУЛА СОЛИ ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) $Mg(NO_3)_3$
Б) LiBr
В) $Al(NO_3)_3$
Г) KCl
1) водород, кислород
2) кислород, металл
3) оксид азота(IV), водород
4) оксид азота(II), металл
5) галоген, водород
6) металл, галоген

Запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение

Продукты восстановления в водных растворах определяются положением металла в ряду активности:
1) если металл более активный, чем алюминий (и сам алюминий), то будет восстанавливаться вода с выделением водорода:
2) если металл малоактивный (находится в ряду активности правее водорода), то будут восстанавливаться катионы металла:
3) для металлов промежуточной активности будет происходить восстановление как катионов металла, так и воды.
а) анионы бескислородных кислот ($Cl^–$, $Br^–$, $I^–$, $S^{2–}$) окисляются с образованием простых веществ
б) анионы кислородсодержащих кислот и фторид-ионы в водных растворах не окисляются, происходит окисление молекул воды с выделением кислорода:
А) $Mg(NO_3)_2$ — нитрат магния — образован катионами магния (находится в ряду активности левее алюминия) и анионами кислородсодержащей кислоты.

Катодная реакция: $2H_2O + 2ē = H_20 + 2OH^–$

Анодная реакция: $2H_2O – 4ē = O_2^{0}+ 4H^+$

Вывод: выделяются водород и кислород (ответ А — 1).

Б) LiBr — бромид лития — содержит катионы лития $Li^+$ (литий Li в ряду активности находится левее, чем алюминий Al) и бескислородные анионы $Br^–$.

Катодная реакция: $2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^–$

Анодная реакция: $2Br^{–} – 2ē = Br_2^0$

Вывод: выделяются водород и галоген (бром) (ответ Б — 5).

В) $Al(NO_3)_3$ — нитрат алюминия — образован катионами алюминия и анионами кислородсодержащей кислоты.

Катодная реакция: $2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^–$

Анодная реакция: $2H_2O – 4ē = O_2^{0}+ 4H^+$

Вывод: выделяются водород и кислород (ответ В — 1).

Г) KCl — хлорид калия — образован катионами калия $K^+$ (калий K в ряду активности находится левее, чем алюминий Al) и бескислородными анионами $Cl^–$.

Катодная реакция: $2H_2O + 2ē = H_2^{0} + 2OH^–$

Анодная реакция: $2Cl^{–} – 2ē = Cl_2^0$

Вывод: выделяются водород и галоген (хлор) (ответ Г — 5).

Ответ: 1515
Показать решение
Бесплатный интенсив
Показать еще

Скорость химических реакций

Различные химические реакции идут с разной скорость – уксус мгновенно реагирует с пищевой содой, а серебряное кольцо очень медленно на воздухе покрывается темным налетом сульфида серебра.

Скорость химической реакции – это изменение концентрации исходных веществ или продуктов реакции в единицу времени.

Скорость химической реакции зависит от агрегатного состояния веществ, вступающих во взаимодействие. Если все реагенты находятся в одной фазе (нет границы раздела фаз), то реакция гомогенная. В этом случае реакция идет в объеме веществ.

Гомогенные реакции – это реакции между газами или между взаимно растворимыми жидкостями (растворами). К гомогенным относят реакции, в ходе которых нельзя заметить границы раздела фаз (вещества находятся в одном и том же агрегатном состоянии и растворимы друг в друге), например раствор кислоты + раствор щелочи, газообразный водород + газообразный азот и др.

В гетерогенных реакциях наоборот, граница раздела фаз есть, и как раз на ее поверхности и протекает химическая реакция. Примеры гетерогенных процессов: Zn + HCl, C + $O_2$. В случае таких реакций на скорость оказывает сильное влияние площадь поверхности твердых веществ. Чем она больше, тем быстрее будет идти процесс.

Вы скажете, что гомогенная реакция удобнее, круче. И будете правы.

Что нужно, чтобы реакция пошла быстрее? Чем больше частиц встретится между собой и чем выше будет их энергия, тем быстрее пойдет реакция. Поэтому, в целом, все факторы, влияющие на скорость реакции, так или иначе влияют на количество встреч частиц (например, молекул) между собой и на их энергию.

Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

1) Природа реагирующих веществ

Реакционная активность соединений зависит от характера химических связей в веществах и их строения. Ионные соединения и соединения с ковалентными полярными связями намного быстрее превращаются, чем соединения со слабополярными или неполярными химическими связями. Например, какой-нибудь металл или оксид будет быстрее реагировать с сильной кислотой, чем со слабой.

2) Концентрация исходных веществ

При увеличении концентрации газа или жидкости скорость химической реакции увеличивается и наоборот. Помни, что концентрации твердых веществ на скорость не влияют!
В случае газообразных веществ давление влияет на скорость реакции так же, как и концентрация. При увеличении давления скорость реакции будет возрастать. При этом не учитываются твердые вещества.

3) Температура

Cкорость химической реакции увеличивается с ростом температуры.

Правило Вант-Гоффа
Повышение температуры на каждые 10 градусов приводит к увеличению скорости большинства реакций в 2 – 4 раза.

Скорость реакции зависит от энергии реагирующих частиц. Если бы все молекулы водорода и молекулы кислорода имели достаточную для реакции энергию, то реакция между ними с образованием воды протекала бы мгновенно при комнатной температуре. Но реакция идет бурно и со взрывом только при нагревании до 700С.

Частицы, которые имеют достаточную для реакции энергию называют активными. А повышение температуры увеличивает количество активных частиц, переводит неактивную частицу в активную, значит, повышает скорость реакции. Понижение температуры действует в обратную сторону.

Количество активных частиц можно повысить и другим способом – катализатором.

4) Использование катализатора или ингибитора

Энергия, необходимая для перевода 1 моль неактивных частиц в активные называется энергией активации реакции. Эта энергия зависит и от природы реагирующих веществ (возвращаемся в п. 1). Чем она меньше, тем быстрее идет реакция.

Вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, но сами не затрачиваются в процессе ее протекания, называют катализаторами.

Вещества, обратные по действию катализаторам, называют ингибиторами.

Реакции, которые протекают только в присутствии катализаторов, называют каталитическими реакциями.

По сути, действие катализатора заключается в снижении энергии активации реакции, а значит больше частиц попадают в диапазон активных, и скорость реакции увеличивается.

Основные каталитические реакции в неорганической химии:

2Al + 3$I_2$ = 2$AlI_3$ kt = $H_2O$
2$KClO_3$ = 2KCl + 3$O_2$ kt = $MnO_2$
2$H_2O_2$ = 2$H_2O$ + $O_2$ kt = $MnO_2$
2$SO_2$ + $O_2$ = 2$SO_3$ kt = $V_2O_5$
4$NH_3$ + 5$O_2$ = 4NO + 6$H_2O$ kt = Pt
С + 2$H_2$ = $CH_4$ kt = hν (свет)
$N_2$ + 3$H_2$ = 2$NH_3$ kt = Fe

5) Измельчение твердых исходных реагентов

Чем больше площадь твердого вещества, тем быстрее будет идти гетерогенная реакция на границе раздела фаз.

Бесплатный интенсив по химии

3 огненных вебинара, домашние задания, беседа курса, личный кабинет, связь с преподавателем и многое другое.
Курс стартует 8 ноября.

Бесплатный интенсив