143. Установите соответствие между формулой соли и продуктами электролиза её водного раствора, которые выделились на инертных электродах.

На фото четыре однотипных задания (143–146), поэтому решаю все. В таких таблицах номер продукта может повторяться: разные соли иногда дают одинаковый набор продуктов.

Как рассуждать

На инертных электродах в водном растворе:

• на катоде металлы правее водорода, например \(\mathrm{Cu^{2+}}\), восстанавливаются до металла: \[ \mathrm{Cu^{2+}+2e^-\to Cu} \] А ионы активных металлов \(\mathrm{Mg^{2+},\ Ba^{2+},\ Na^+,\ K^+,\ Al^{3+}}\) не восстанавливаются; вместо них выделяется водород: \[ 2\mathrm{H_2O}+2e^-\to \mathrm{H_2}\uparrow+2\mathrm{OH^-} \]

• на аноде галогенид-ионы \(\mathrm{Cl^-,\ Br^-,\ I^-}\) окисляются до соответствующих галогенов: \[ 2\mathrm{Cl^-}-2e^-\to \mathrm{Cl_2}\uparrow \] Кислородсодержащие анионы \(\mathrm{NO_3^-,\ SO_4^{2-},\ ClO_4^-}\) не разряжаются; окисляется вода, и выделяется кислород: \[ 2\mathrm{H_2O}-4e^-\to \mathrm{O_2}\uparrow+4\mathrm{H^+} \]

Отсюда короткое правило:

• активный металл + кислородсодержащий анион → \(\mathrm{H_2+O_2}\);
• активный металл + галогенид → \(\mathrm{H_2}\) + галоген;
• \(\mathrm{Cu^{2+}}\) + кислородсодержащий анион → \(\mathrm{Cu+O_2}\);
• \(\mathrm{Cu^{2+}}\) + галогенид → \(\mathrm{Cu}\) + галоген.

Разбор по заданиям

143.
\(\mathrm{Mg(NO_3)_2}\): активный \(\mathrm{Mg^{2+}}\), нитрат — кислородсодержащий анион → \(\mathrm{H_2+O_2}\), это 5.
\(\mathrm{Ba(ClO_4)_2}\): перхлорат — не хлорид, хлор уже в кислородсодержащем анионе → тоже \(\mathrm{H_2+O_2}\), 5.
\(\mathrm{NaCl}\): \(\mathrm{Na^+}\) даёт \(\mathrm{H_2}\), \(\mathrm{Cl^-}\) даёт \(\mathrm{Cl_2}\) → 4.
\(\mathrm{CuSO_4}\): \(\mathrm{Cu^{2+}}\) даёт медь, сульфат — кислород → \(\mathrm{Cu+O_2}\), 1.

144.
\(\mathrm{Al(NO_3)_3}\) → \(\mathrm{H_2+O_2}\), 3.
\(\mathrm{KI}\) → \(\mathrm{H_2+I_2}\), 2.
\(\mathrm{Cu(NO_3)_2}\) → \(\mathrm{Cu+O_2}\), 4.
\(\mathrm{K_2SO_4}\) → \(\mathrm{H_2+O_2}\), 3.

145.
\(\mathrm{Al(NO_3)_3}\) → \(\mathrm{H_2+O_2}\), 3.
\(\mathrm{Ba(NO_3)_2}\) → \(\mathrm{H_2+O_2}\), 3.
\(\mathrm{CuBr_2}\) → \(\mathrm{Cu+Br_2}\), 1.
\(\mathrm{BaCl_2}\) → \(\mathrm{H_2+Cl_2}\), 4.

146.
\(\mathrm{CuSO_4}\) → \(\mathrm{Cu+O_2}\), 3.
\(\mathrm{Ba(NO_3)_2}\) → \(\mathrm{H_2+O_2}\), 4.
\(\mathrm{CuBr_2}\) → \(\mathrm{Cu+Br_2}\), 1.
\(\mathrm{NaNO_3}\) → \(\mathrm{H_2+O_2}\), 4.

Проверка

Варианты вроде \(\mathrm{H_2+NO_2}\) и \(\mathrm{H_2+N_2}\) здесь являются ловушками: по школьной схеме нитрат-ион не разряжается на инертных электродах. Также калий и барий не могут выделиться в виде металла из водного раствора — это тоже ловушки. Для \(\mathrm{CuBr_2}\) медь восстанавливается, поэтому правильный продукт — \(\mathrm{Cu+Br_2}\), а не \(\mathrm{H_2+Br_2}\).