Question

Для ион­но-мо­ле­ку­ляр­ных ре­ак­ций элек­тро­ли­за вод­ных рас­тво­ров со­лей на­пи­ши­те урав­не­ния в мо­ле­ку­ляр­ной фор­ме и урав­не­ния про­цес­сов, про­те­ка­ю­щих на ка­то­де и ано­де (анод не­рас­тво­ри­мый):
а) CO2(-3) + 3H2O = 2OH− + 2H + O2 + CO2;
б) 2Fe(2+) + 4Cl− + 2H2O = Fe + H2 + 2Cl2 + Fe(OH)2;
в) 4H2O = 2H2 + O2 + 2OH− + 2H+;
г) S2 + 2H2O = H2 + 2OH− + S.

Answer 1

Для решения задачи, сначала нужно определить оксидационные числа элементов, чтобы выявить какие вещества окисляются и восстанавливаются. Затем составляем отдельные уравнения для процессов на катоде и аноде.

а) Для начала определим оксидационные числа элементов в реакции:
CO2(-3) + 3H2O = 2OH− + 2H + O2 + CO2

В данной реакции углерод имеет оксидационное число -3, кислород -2, а водород +1.

На аноде проводится окисление воды:
2H2O -> O2 + 4H+ + 4e-

На катоде происходит восстановление водорода:
CO2(-3) + 8H+ + 8e- -> 2OH− + 2H

Теперь можем записать уравнение в молекулярной форме:
2CO2(-3) + 12H2O -> 4OH− + 4H + 2O2 + 2CO2

б) Определим оксидационные числа элементов во втором уравнении:
2Fe(2+) + 4Cl− + 2H2O = Fe + H2 + 2Cl2 + Fe(OH)2

В данной реакции железо имеет оксидационное число +2, кислород -2, а хлор -1.

На аноде проводится окисление хлора:
4Cl− -> 2Cl2 + 4e-

На катоде происходит восстановление железа:
2Fe(2+) + 4H2O + 4e- -> 2Fe + 4OH-

Теперь можем записать уравнение в молекулярной форме:
2Fe(2+) + 4Cl− + 4H2O -> Fe + H2 + 2Cl2 + Fe(OH)2

в) Определим оксидационные числа элементов в третьем уравнении:
4H2O = 2H2 + O2 + 2OH− + 2H+

В данной реакции кислород имеет оксидационное число -2, а водород +1.

На аноде проводится окисление воды:
4H2O -> O2 + 8H+ + 8e-

На катоде происходит восстановление водорода:
8H+ + 8e- -> 4H2

Теперь можем записать уравнение в молекулярной форме:
4H2O -> 2H2 + O2 + 4OH− + 4H+

г) Определим оксидационные числа элементов в четвертом уравнении:
S2 + 2H2O = H2 + 2OH− + S

В данной реакции сера имеет оксидационное число 0, а водород +1.

На аноде проводится окисление серы:
S2 -> 2e- + S

На катоде происходит восстановление водорода:
2H2O + 2e- -> 2OH− + H2

Теперь можем записать уравнение в молекулярной форме:
S2 + 2H2O -> H2 + 2OH− + S

Таким образом, мы получили уравнения в молекулярной форме и уравнения для процессов на катоде и аноде для каждой реакции.