Электролиз растворов солей

[бродяга_]

тут капнул гуглом интересный процесс откопал...

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwiX3ICvyIiAAxXQGRAIHXMZBo4QFnoECA8QAQ&url=https%3A%2F%2Fmnsl-journal.springeropen.com%2Farticles%2F10.1186%2Fs40486-021-00141-4&usg=AOvVaw3B6DFPu_h5qsv40_omia4Y&opi=89978449

[Вадим Вергун]

12.07.2023 в 06:43, Аль де Баран сказал:

 

Обратите внимание, что ВСЕ эти металлы в стандартном ряду напряжений располагаются ЛЕВЕЕ водорода, и теоретически не должны осаждаться на катоде из водных растворов. Поэтому ваша аргументация неубедительна, под неё подходит не только алюминий, но и Zn, Ni, Cr, также дающие нерастворимые основания. Однако на практике цинк, никель и хром могут осаждаться на катоде из водных растворов при некоторых условиях, отличных от стандартных, - это зависит от состава раствора, материала и характера поверхности катода, напряжения на ванне, концентрации, рН и т. д. В данном случае имеет значение, с какими анионами находятся катионы металла в растворе (см. ниже).

 

 

Да, я думал над этим, прежде чем выбрать вариант ответа. Дело в том, что при электролизе водного раствора Al(NO₃)₃ на электродах не происходит ни восстановления катионов Al³⁺, ни окисления анионов NO₃^-, а наблюдается окисление/восстановление молекул H₂O с выделением газообразных O₂ и H₂ и генерированием в приэлектродных пространствах эквивалентных количеств ионов Н⁺ и ОН^-, которые мигрируют из приэлектродного пространства в объём электролита и связываются друг с другом обратно в воду. Если расписать процесс электролиза по схеме, указанной в моём предыдущем сообщении, то получится следующее:
а) Диссоциация: Al(NO₃)₃ = Al³⁺ + 3NO₃^-
б) Электродные процессы:
A: 2H₂O - 4e^- = O₂↑ + 4H⁺ (х1)
K: 2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^- (х2)
в) Суммарное уравнение процесса электролиза (после сокращений):
2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑
Таким образом, электролиз водного раствора Al(NO₃)₃ сводится к разложению воды на водород и кислород, в осадок ничего не выпадает, а ионы Al³⁺ и NO₃^- болтаются в растворе без изменений, обеспечивая электропроводность среды. Если создать искусственное препятствие для миграции ионов, отделив друг от друга электродные пространства диафрагмой (мембраной), то можно добиться, чтобы при электролизе в катодном пространстве происходило связывание некоторой части ионов алюминия в гидроксид, а в анодном пространстве накапливалось эквивалентное количество азотной кислоты. В этом случае общая запись процесса (при условии полного исключения возможности протекания в растворе вторичной реакции H⁺ + OH^- = H₂O, во что верится с трудом) выглядела бы так: 4Al(NO₃)₃ + 18H₂O = 4Al(OH)₃↓ + 12HNO₃ + 6H₂↑ + 3O₂↑. Но я думаю, что вряд ли такой ответ устроил бы экзаменаторов...
Обсуждение вариантов 1), 3) и 5) опускаю, думаю, что там и так всё очевидно.
Перейдём теперь к варианту 4). Разумеется, первое, что приходит в голову, - это электролиз по схеме 2CrBr₃ = 2Cr↓ + 3Br₂. Но... тогда у задания не будет решения ввиду исчерпания всех вариантов. Чтобы у задачи был хоть какой-то ответ, пришлось сделать допущение, что электролиз протекает при условиях без выделения металла (Cr). На технологических нюансах регулирования направления этого процесса я останавливаться не буду, но замечу, что в отличие от случая с нитратом алюминия, здесь никакую диафрагму совать в раствор не требуется. В чём же разница по сравнению с предыдущим процессом? Всё дело в анионе! В отличие от нитрата, с бромидом анодный процесс идёт без образования катионов Н⁺, так как происходит разряд бромид-ионов, а тем временем с катода идёт выброс избыточных ионов ОН^- в раствор, что видно из схемы электролиза:
а) Диссоциация: CrBr₃ = Cr³⁺ + 3Br^-
б) Электродные процессы:
A: 2Br^- - 2e^- = Br₂
K: 2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-
Проще говоря, при электролизе бромида происходит защелачивание среды, а коли так, то сам бог велел выпадать в осадок гидроксиду хрома при вторичной реакции.
в) Вторичная реакция: Cr³⁺ + 3OH^- = Cr(OH)₃↓
г) Суммарное уравнение процесса электролиза:
2CrBr₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3Br₂ + 3H₂↑

 

Вы забываете что это вопрос из ЕГЭ. В рамках логики ЕГЭ хром будет выделяться на катоде и все тут. Бром, кстати, с гидроксидом хорма будет реагировать, окислять его.

В рамках логики ЕГЭ анодное и катодное пространство всегда отделено диафрагмой.

Ну а на счёт электролиза нитрата алюминия, если провести этот опыт на практике, даже при интенсивном перемешивании электролита образуется осадок, чисто за счёт восстановления нитрат-иона на катоде, это процесс медленный, но он идёт, особенно при больших плотностях тока.

[Аль де Баран]

В 12.07.2023 в 13:10, Вадим Вергун сказал:

Вы забываете что это вопрос из ЕГЭ. В рамках логики ЕГЭ хром будет выделяться на катоде и все тут. Бром, кстати, с гидроксидом хорма будет реагировать, окислять его.

В рамках логики ЕГЭ анодное и катодное пространство всегда отделено диафрагмой.

Ну а на счёт электролиза нитрата алюминия, если провести этот опыт на практике, даже при интенсивном перемешивании электролита образуется осадок, чисто за счёт восстановления нитрат-иона на катоде, это процесс медленный, но он идёт, особенно при больших плотностях тока.

 

Я к счастью, несчастью (ненужное зачеркнуть) во времена своей учёбы не застал эпоху ЕГЭ, так что вам виднее. Но если дело обстоит именно так, то тогда незачем вообще было упоминать про положение металлов левее/правее водорода. И думаю, что бром вряд ли будет окислять гидроксид хрома в весомом количестве, для этого ему нужна сильнощелочная среда, а откуда ей взяться при условиях электролиза? Выделяемых гидроксилов хватит только на выпадение Cr(OH)₃. Собственно говоря, бромом окисляется не сам гидроксид хрома, а ионы [Cr(OH)₆]^3-.
Когда я учился в школе/вузе, то в рамках тогдашней сермяжной логики (не ЕГЭ) анодное и катодное пространство никогда заведомо не разделялось диафрагмой, а если разделялось, то это должно было быть указано в задании. В рамках той же традиционной логики, при электролизе водных растворов окисляться на аноде могли только анионы бескислородных кислот, а при их отсутствии - вода. Анионы кислородных кислот были неприкасаемы...

Насчёт электролиза раствора нитрата алюминия: если при определённых условиях наблюдается процесс окисления нитрат-ионов, значит так оно и есть, против фактов не попрёшь. Однако непонятна расстановка акцентов. Имеет ли смысл терпеливо дожидаться проявления результатов медленно идущей побочки, не обращая внимания на бурный кипеж Н₂ + О₂ на электродах, который, собственно говоря, и является главным процессом при электролизе раствора Al(NO₃)₃?
Вообще, мне понемногу начинает нравиться эта ваша ЕГЭ - голимый либерализм, сплошная каша и никакой системы, можно вообще писать всё, что взбредёт в голову. Дополнительная фишка - возможность идти и доказывать, что прав именно ты, а составители заданий придурки. В наши приснопамятные времена можно было только пересдавать экзамен или зачёт. И заявку на поступление можно было подать только в один вуз, а не сразу в десять. Вот как мы скучно жили!

 

Изменено 12 Июля, 2023 в 11:13 пользователем Аль де Баран

[Флюс]

В 12.07.2023 в 09:38, Аль де Баран сказал:

Я к счастью, несчастью (ненужное зачеркнуть) во времена своей учёбы не застал эпоху ЕГЭ, так что вам виднее. Но если дело обстоит именно так, то тогда зачем вообще было упоминать про положение металлов левее/правее от водорода? И думаю, что бром вряд ли будет окислять гидроксид хрома в весомом количестве, для этого ему нужна сильнощелочная среда, а откуда ей взяться при условиях электролиза? Выделяемых гидроксилов хватит только на выпадение Cr(OH)₃. Собственно говоря, бром окисляет не сам гидроксид хрома, а ионы [Cr(OH)₆]^3-.
Когда я учился в школе/вузе, то в рамках тогдашней сермяжной логики (не ЕГЭ) анодное и катодное пространство никогда заведомо не разделялось диафрагмой, а если разделялось, то это должно было быть указано в задании. В рамках той же традиционной логики, при написании реакций электролиза водных растворов, окисляться на аноде могли только анионы бескислородных кислот, а при их отсутствии - вода. Анионы кислородных кислот были неприкасаемы...
Вообще, мне понемногу начинает нравиться эта ваша ЕГЭ - голимый либерализм, сплошная каша и никакой системы, можно вообще писать всё, что взбредёт в голову. Дополнительная фишка - возможность идти и доказывать, что прав именно ты, а составители заданий придурки. В наши приснопамятные времена можно было только пересдавать экзамен или зачёт. И заявку на поступление можно было подать только в один вуз, а не сразу в десять. Вот как мы скучно жили!

 

[Вадим Вергун]

12.07.2023 в 12:38, Аль де Баран сказал:

 

Я к счастью, несчастью (ненужное зачеркнуть) во времена своей учёбы не застал эпоху ЕГЭ, так что вам виднее. Но если дело обстоит именно так, то тогда зачем вообще было упоминать про положение металлов левее/правее от водорода? И думаю, что бром вряд ли будет окислять гидроксид хрома в весомом количестве, для этого ему нужна сильнощелочная среда, а откуда ей взяться при условиях электролиза? Выделяемых гидроксилов хватит только на выпадение Cr(OH)₃. Собственно говоря, бром окисляет не сам гидроксид хрома, а ионы [Cr(OH)₆]^3-.
Когда я учился в школе/вузе, то в рамках тогдашней сермяжной логики (не ЕГЭ) анодное и катодное пространство никогда заведомо не разделялось диафрагмой, а если разделялось, то это должно было быть указано в задании. В рамках той же традиционной логики, при написании реакций электролиза водных растворов, окисляться на аноде могли только анионы бескислородных кислот, а при их отсутствии - вода. Анионы кислородных кислот были неприкасаемы...
Вообще, мне понемногу начинает нравиться эта ваша ЕГЭ - голимый либерализм, сплошная каша и никакой системы, можно вообще писать всё, что взбредёт в голову. Дополнительная фишка - возможность идти и доказывать, что прав именно ты, а составители заданий придурки. В наши приснопамятные времена можно было только пересдавать экзамен или зачёт. И заявку на поступление можно было подать только в один вуз, а не сразу в десять. Вот как мы скучно жили!

В 2017г сдал его на 82/100б, это при том что я в тот момент был троекратным победителем республиканской олимпиады по химии. Благо это никак мне не повредило потому как я не являлся гражданином РФ и сдавал еще и  внутренний экзамен в РХТУ. Никакой адекватной апелляции в ЕГЭ нет, правильным мнение считается мнение "эхсперта" ЕГЭ. В общем-то у меня права на апелляцию вообще не было, но это можно списать на специфику организации ЕГЭ для граждан ЛНР.

Мне, среди прочего, сняли баллы за то что я в палочной записи органики написал в формуле пикриновой кислоты буквально NO2 с двух сторон от бензольного ядра, в понимании "эхсперта" ЕГЭ надо было с одной стороны писать -NO2 , а с другой O2N-, а иначе - структура записана не верно. И такое там все.

"Эхспертов" этих никто в глаза не видел, это и верно, ибо если узнают кто это - немедленно подвергнут жесточайшему общественному призрению, возможно даже ногами по голове. 

[Аль де Баран]

В 12.07.2023 в 16:24, Вадим Вергун сказал:

Мне, среди прочего, сняли баллы за то что я в палочной записи органики написал в формуле пикриновой кислоты буквально NO2 с двух сторон от бензольного ядра, в понимании "эхсперта" ЕГЭ надо было с одной стороны писать -NO2 , а с другой O2N-, а иначе - структура записана не верно.

 

Иезуиты! Уроды! Бабуины! Они наверное и метиловый спирт пишут как H₃C-OH.

[Вадим Вергун]

12.07.2023 в 14:42, Аль де Баран сказал:

 

Иезуиты! Уроды! Бабуины! Они наверное и метиловый спирт пишут как H₃C-OH.

А Вы как думали? Так и пишут!

Там много приколов. ЕГЭ по любому предмету - вещь в себе, нужно конкретно готовиться к ЕГЭ прорешивать эти тесты тысячами, просто знания химии там не нужны, они более того строго вредны. Например есть тип заданий где есть два списка реагентов и нужно указать что с чем реагирует, ну так вот любой приличный химик понимает что там обычно примерно все реагирует примерно со всем, но часть реакций входит в школьный курс, а часть нет и это нужно понимать, вот такая загогулина.

Или еще пример. Попадалась при подготовке задача где нужно было посчитать количество йодида калия избыток которого реагирует с 1 молем нитрата серебра в растворе. И тут прикол в том что осаждение йодида серебра - реакция школьная, а вот его растворение в избытке йодида - уже не школьная. И если вторая реакция Вам известна - поздравляю Вас с 0 баллов за эту задачу. 

[Аль де Баран]

В 12.07.2023 в 18:28, Вадим Вергун сказал:

А Вы как думали? Так и пишут!

 

Хм! Никогда не обращал внимания на такие детали. Полистал несколько энциклопедий и талмудов по органике. Действительно, так и пишут, но только в тех случаях, когда обозначают чёрточками связи, а если нет, то просто СН₃ОН. Видимо, это и есть "палочная запись органики". Кстати, этот термин для меня тоже в диковинку 

[Lеоnid]

В 12.07.2023 в 14:42, Аль де Баран сказал:

Иезуиты! Уроды! Бабуины!

Там и не такое бывает. Недавно сам столкнулся. Вот:

Какие вещества реагируют между собой? Записать ответ цифрами.

1. KCl

2. HCl

3. KNO₃

4. NaOH

5. NaCl

Я ответил 24. И это неверно! Правильный ответ - 42.

[stearan]

В 12.07.2023 в 18:00, Lеоnid сказал:

Я ответил 24. И это неверно! Правильный ответ - 42.

это уже на бывшесоциалистические анекдоты про военную кафедру тянет