Question

Aby metodą elektrolityczną otrzymać tlen i wodór, elektrolizie należy poddać wodny roztwór:

a) CuSO₄

b) Pb(NO₃)₂

c) NaBr

d) Na₂SO₄

Proszę o wytłumaczenie jak rozwiązać to zadanie. Dziękuję.

Answer 1

Witaj :)

Aby w wyniku elektrolizy  tej samej soli otrzymać jednocześnie tlen i wodór (wodór na katodzie, a tlen na anodzie) kationem soli musi być metal o potencjale wydzielania niższym (bardziej ujemnym) niż potencjał wydzielania wodoru w wyniku redukcji wody, a anionem reszta kwasowa o potencjale wyższym (bardziej dodatnim) od potencjału wydzielania tlenu w wyniku utleniania wody.

Ponieważ temat zadania nie stanowi inaczej, należy przyjąć stężenie standardowe czyli 1mol/dm³ oraz zerowe nadnapięcie, co oznacza, że jako potencjały wydzielania w naszych rozważaniach przyjąć możemy normalne potencjały redoks.

 

Spojrzenie na tabelę normalnych potencjałów redoks dla metali i półogniw redoks od razu wykazuje, że w przypadku kationów tylko sód (-2,71V)ma niższy potencjał normalny od wodoru (-0,41V w środowisku obojętnym), a w przypadku anionów tylko jony siarczanowe (+2,01V) mają wyższy potencjał redoks niż potencjał wydzielania tlenu (+0,82V bez nadnapięcia, a +1,21V z nadnapięciem).

 

Zatem, aby metodą elektrolityczną otrzymać tlen i wodór, elektrolizie należy poddać wodny roztwór Na₂SO₄ - prawidłowa odpowiedź d).

 

Jako źródła wodoru i tlenu nie przyjmuje się redukcji H⁺ (H₃O⁺) oraz utleniania OH⁻ ze względu na ich bardzo małe stężenie w środowisku obojętnym (10⁻⁷M) lecz reakcje redukcji i utleniania wody:

katoda - redukcja wody:

2H₂O + 2e⁻ ------------> 2OH⁻ + H₂ (alkalizacja katolitu)

anoda - utlenianie wody:

2H₂O - 4e⁻ ------------> 4H⁺ + O₂ ( zakwaszanie anolitu) lub

2H₂O -------------------> 4H⁺ + O₂ + 4e⁻

 

Semper in altum……………………………………………………………pozdrawiam :)

 

Jeśli podoba Ci się to rozwiązanie, możesz uznać je za najlepsze- wówczas otrzymasz zwrot 15% punktów wydanych na to zadanie. W przypadku 1 rozwiązania możesz to zrobić po godzinie od jego dodania.

PS. W razie wątpliwości - pytaj :)