Номер 816, страница 143 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

816. Укажите, какие из перечисленных металлов можно получить в виде простых веществ при электролизе водных растворов их солей: калий, медь, алюминий, золото, серебро, кальций, ртуть, литий. Кратко поясните, почему.

Решение

Возможность получения металла в виде простого вещества при электролизе водного раствора его соли определяется положением металла в электрохимическом ряду напряжений (ряду стандартных электродных потенциалов).

При электролизе водного раствора соли на катоде (отрицательном электроде) происходит процесс восстановления. В растворе за электроны конкурируют катионы металла ($Me^{n+}$) и молекулы воды ($H_2O$).

1. Восстановление катиона металла: $Me^{n+} + ne^- \rightarrow Me^0$

2. Восстановление воды: $2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 \uparrow + 2OH^-$

Протекает тот процесс, который энергетически более выгоден (имеет более высокий, то есть менее отрицательный или более положительный, стандартный электродный потенциал).

Все перечисленные металлы можно разделить на две группы:

1. Активные металлы (в ряду напряжений от лития до алюминия включительно).

К этой группе из списка относятся: калий (K), алюминий (Al), кальций (Ca), литий (Li). Эти металлы обладают очень низкими (сильно отрицательными) электродными потенциалами. Это означает, что их катионы восстанавливаются значительно труднее, чем молекулы воды. Поэтому при электролизе водных растворов их солей на катоде будет происходить восстановление воды с выделением газообразного водорода ($H_2$), а не осаждение металла.

2. Малоактивные металлы (в ряду напряжений после водорода).

К этой группе из списка относятся: медь (Cu), золото (Au), серебро (Ag), ртуть (Hg). Эти металлы имеют более высокие (положительные) электродные потенциалы по сравнению с потенциалом восстановления воды. Поэтому их катионы восстанавливаются на катоде легче, чем молекулы воды. В результате на катоде происходит выделение металла в виде простого вещества.

Таким образом, из предложенного списка металлов при электролизе водных растворов их солей можно получить только те, которые стоят в ряду напряжений после водорода.

Ответ: При электролизе водных растворов их солей можно получить следующие металлы: медь, золото, серебро, ртуть. Это возможно потому, что данные металлы являются малоактивными и в электрохимическом ряду напряжений стоят после водорода, вследствие чего их катионы восстанавливаются на катоде преимущественно перед молекулами воды. Металлы калий, алюминий, кальций и литий получить таким способом нельзя, так как они являются активными металлами (стоят до алюминия включительно), и вместо их катионов на катоде будет восстанавливаться вода с выделением водорода.