a) 

Elektrolizer	I	II	III
obserwacje	na obu elektrodach wydzielają się bezbarwne i bezwonne gazy	na katodzie wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz; na anodzie wydziela się gaz o barwie żółtej	na obu elektrodach wydzielają się bezbarwne i bezwonne gazy
pH wodnego roztworu przed elektrolizą	pH > 7	pH = 7	pH = 7
pH wodnego roztworu po elektrolizie	ph > 7	pH > 7	pH = 7
wzór substancji poddanej elektrolizie	$\mathrm{LiOH}$	$\mathrm{KCl}$	$\mathrm{NaNO}{}_3$

 

b)

Produkt reakcji katodowej: wodór (H2)

Produkt reakcji anodowej: chlor (Cl2)

 

 

---

Wyjaśnienie:

a)

Elektrolizer I: Początkowe i końcowe pH roztworu jest wyższe od 7 - musi to więc być wodorotlenek litu (spośród podanych substancji on jeden ma odczyn zasadowy)

Elektrolizer II: Wydziela się żółty gaz, którym jest chlor.

Elektrolizer III: NaNO₃ Jest to sól obojętna mocnego kwasu i metalu alkalicznego. 

 

Podczas elektrolizy do układu doprowadzany jest prąd elektryczny, jest to więc proces wymuszony. Podobnie jak w ogniwie, w elektrolizie można wyróżnić dwie elektrody - anodę i katody. Na anodzie zachodzi utlenianie, a na katodzie redukcja. Aby poprawnie zapisać równania procesów zachodzących podczas elektrolizy, należy pamiętać o poniższych czynnikach, decydujących o wydzielaniu się odpowiedniej substancji na elektrodzie:

Elektroliza roztworów wodnych

Katoda:

• Gdy w roztworze obecne są kationy metali, których standardowy potencjał redukcji jest wyższy od standardowego potencjału redukcji półogniwa glinowego to zachodzi redukcji kationów tych metali, z wydzieleniem metalu na elektrodzie.
  $\mathrm{M}{}^{x+}+\mathrm{xe}{}^{-}\to \mathrm{M}$
  
  
• Gdy w roztworze obecne są kationy metali, których standardowy potencjał redukcji jest niższy bądź równy standardowemu potencjałowi redukcji półogniwa glinowego to zachodzi proces redukcji atomów wodoru w wodzie, lub jonów H⁺ jeżeli jest to roztwór kwasu.
  $2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}+2\mathrm{e}{}^{-}\to \mathrm{H}{}_2+2\mathrm{OH}{}^{-}$
  
  $2\mathrm{H}{}^{+}+2\mathrm{e}{}^{-}\to \mathrm{H}{}_2$ - w roztworze kwasu
  
  
• Gdy w roztworze obecne są kationy amonowe, zachodzi następujący proces:

$2\mathrm{NH}{}_4{}^{+}+2\mathrm{e}{}^{-}\to 2\mathrm{NH}{}_3+\mathrm{H}{}_2$

Anoda:

• Gdy w roztworze obecne są aniony pochodzące od kwasów beztlenowych (bez kwasu fluorowodorowego) to następuje utlenianie anionu kwasu beztlenowego z wydzieleniem niemetalu, np. Cl₂.
  $2\mathrm{X}{}^{n-}\to 2\mathrm{ne}{}^{-}+\mathrm{X}{}_2$
  
  
• Gdy w roztworze obecne są aniony pochodzące od kwasów tlenowych lub kwasu fluorowodorowego to następuje utlenianie atomu tlenu zawartego w wodzie, z wydzieleniem gazowego tlenu.
  $2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\to \mathrm{O}{}_2+4\mathrm{H}{}^{+}+4\mathrm{e}{}^{-}$
  
  
• W roztworach zasad utlenianie są atomy tlenu zawarte w jonach OH^- z wydzieleniem gazowego tlenu.
  $4\mathrm{OH}{}^{-}\to \mathrm{O}{}_2+2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}+4\mathrm{e}{}^{-}$
  
  
• W roztworach soli i kwasów karboksylowych mogą zachodzić następujące reakcje:

sole kwasu mrówkowego:
$2\mathrm{HCOO}{}^{-}\to \mathrm{H}{}_2+\mathrm{CO}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}$

sole kwasu szczawiowego (etanodiowego):

$\mathrm{C}{}_2\mathrm{O}{}_4{}^{2-}\to 2\mathrm{CO}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}$

sole pozostałych kwasów karboksylowych
$2\mathrm{RCOO}{}^{-}\to \mathrm{R}-\mathrm{R}+2\mathrm{CO}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}$
R - reszta węglowodorowa

 

Elektroliza stopionych substancji

Podczas elektrolizy stopionych związków, np. tlenków, soli, wodorków, wodorotlenków nie obowiązują zasady panujące podczas elektrolizy roztworów wodnych. Na katodzie następuje redukcja kationu uwolnionego z sieci krystalicznej substancji w wyniku stopienia, a na anodzie utlenianie anionu. 

Katoda:

• Tlenki metali

$\mathrm{Me}{}^{x+}+\mathrm{xe}{}^{-}\to \mathrm{Me}$

• Wodorki metali

$\mathrm{Me}{}^{x+}+\mathrm{xe}{}^{-}\to \mathrm{Me}$

• Wodorotlenki metali

$\mathrm{Me}{}^{x+}+\mathrm{xe}{}^{-}\to \mathrm{Me}$

• sole metali

$\mathrm{Me}{}^{x+}+\mathrm{xe}{}^{-}\to \mathrm{Me}$

Anoda:

• Tlenki metali

$2\mathrm{O}{}^{2-}\to \mathrm{O}{}_2+4\mathrm{e}{}^{-}$

• Wodorotlenki metali

$4\mathrm{OH}{}^{-}\to \mathrm{O}{}_2+2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}+4\mathrm{e}{}^{-}$

• Wodorki metali

$2\mathrm{H}{}^{-}\to \mathrm{H}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}$

• Sole kwasów beztlenowych

$\mathrm{R}{}^{x-}\to \mathrm{R}+\mathrm{x}{}^{-}$
$\mathrm{S}{}^{2-}\to \mathrm{S}+2\mathrm{e}{}^{-}$
$2\mathrm{Cl}{}^{-}\to \mathrm{Cl}{}_2+2\mathrm{e}{}^{-}$

• Sole kwasów tlenowych

$2\mathrm{SO}{}_4{}^{2-}\to 2\mathrm{SO}{}_3+\mathrm{O}{}_2+4\mathrm{e}{}^{-}$

$4\mathrm{NO}{}_3{}^{-}\to 2\mathrm{N}{}_2\mathrm{O}{}_5+\mathrm{O}{}_2+4\mathrm{e}{}^{-}$

$2\mathrm{CO}{}_3{}^{2-}\to 2\mathrm{CO}{}_2+\mathrm{O}{}_2+4\mathrm{e}{}^{-}$