Проанализируйте процессы электролиза катодов и анодов водных растворов указанных веществ. Объясните процессы

Хорошо! Давайте разберем процессы электролиза катодов и анодов для рассматриваемых веществ - KOH (калия гидроксид) и ZnSO4 (сульфата цинка).

Начнем с рассмотрения катода. Катод - это электрод, на котором происходит восстановление вещества (уменьшение заряда). Для равновесных реакций электролиза мы можем использовать таблицу стандартных потенциалов, которая позволяет определить, какие вещества будут восстанавливаться на катоде в данном случае. В таблице стандартных потенциалов для водорода и калия видим следующие значения:

\(2H^+(aq) + 2e^- \rightarrow H_2(g) \) (стандартный потенциал: 0 В)
\(K^+(aq) + e^- \rightarrow K(s) \) (стандартный потенциал: -2.92 В)

Исходя из значений потенциалов, мы видим, что водород будет восстанавливаться на катоде водного раствора KOH. Теперь мы можем составить схему электролиза для KOH:

Катод: \(2H^+(aq) + 2e^- \rightarrow H_2(g) \) (водород будет выделяться на катоде)

Перейдем к аноду. Анод - это электрод, на котором происходит окисление вещества (увеличение заряда). В нашем случае рассмотрим раствор ZnSO4. В таблице стандартных потенциалов для цинка и серы видим следующие значения:

\(Zn^{2+}(aq) + 2e^- \rightarrow Zn(s) \) (стандартный потенциал: -0.76 В)
\(SO4^{2-}(aq) \rightarrow \frac{1}{2}O_2(g) + S(s) + 2e^- \) (стандартный потенциал: 2.04 В)

Исходя из значений потенциалов, мы видим, что водород будет выделяться на аноде водного раствора ZnSO4. Теперь мы можем составить схему электролиза для ZnSO4:

Анод: \(SO4^{2-}(aq) \rightarrow \frac{1}{2}O_2(g) + S(s) + 2e^- \) (выделение кислорода на аноде)

Представим, что ток проводится через раствор концентрацией 1А в течение 1 часа (3600 секунд). Рассчитаем массу или объем продуктов, образующихся на электродах.

Для катода (выделение водорода):
Согласно уравнению реакции на катоде \(2H^+(aq) + 2e^- \rightarrow H_2(g) \), на один моль электронов необходимо 1 моль водорода. Следовательно, при проведении тока силой 1А в течение 1 часа, количество электронов, проходящих через катод, равно 1 Кл (кулон) = 1 моль электронов. Следовательно, образуется 1 моль водорода. Молярная масса водорода составляет 2 г/моль, следовательно, масса водорода, образующегося на катоде, равна 2 г.

Для анода (выделение кислорода):
Согласно уравнению реакции на аноде \(SO4^{2-}(aq) \rightarrow \frac{1}{2}O_2(g) + S(s) + 2e^- \), на каждые 2 моля электронов образуется 1 моль молекулы кислорода. Следовательно, при проведении тока силой 1А в течение 1 часа, количество электронов, проходящих через анод, равно 1 Кл (кулон) = 1 моль электронов. Следовательно, образуется 0.5 моль кислорода. Молярная масса кислорода составляет 32 г/моль, следовательно, масса кислорода, образующегося на аноде, равна 16 г.

Итак, при электролизе раствора KOH и ZnSO4 с проведением тока силой 1А в течение 1 часа на катоде образуется 2 г водорода, а на аноде - 16 г кислорода.

Надеюсь, этот развернутый ответ помог вам понять электролиз этих веществ.