W elektrolizie roztworu wodnego trzeba rozstrzygnąć, które cząstki ulegają rozładowaniu na elektrodach: jony pochodzące od rozpuszczonej substancji czy woda. Obserwacja z zadania jest jednoznaczna: na katodzie powstaje wodór (H2), a na anodzie tlen (O2). To odpowiada elektrolizie wody w obecności elektrolitu obojętnego dla produktów gazowych.
Dlaczego "NaOH" pasuje?
W roztworze NaOH obecne są jony Na+ i OH−. Kation sodu w warunkach wodnych nie ulega łatwo redukcji do sodu metalicznego, więc na katodzie konkurencyjnie redukuje się woda, co prowadzi do wydzielania H2. Na anodzie natomiast aniony OH− (lub w praktyce woda w środowisku zasadowym) ulegają utlenieniu z wydzieleniem O2. W efekcie na elektrodach obserwuje się właśnie mieszaninę wodoru i tlenu.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują?
- "CuSO4": w roztworze siarczanu(VI) miedzi(II) na katodzie może wydzielać się metaliczna miedź (redukcja Cu2+), a nie wodór. To zmienia obserwacje na katodzie.
- "NaCl": w roztworze chlorku sodu na anodzie często utleniają się jony Cl−, co prowadzi do powstawania chloru, a nie tlenu. Skoro w zadaniu jest wyraźnie tlen, NaCl nie jest najlepszym wyborem.
- "AgNO3": w roztworze azotanu(V) srebra kation Ag+ łatwo ulega redukcji do srebra metalicznego na katodzie, więc zamiast H2 pojawia się osad srebra.
Wskazówka egzaminacyjna: gdy w treści pojawiają się gazy H2 na katodzie i O2 na anodzie, najczęściej oznacza to, że elektrolit ma tylko zapewnić przewodnictwo, a reakcją dominującą jest rozkład wody (często roztwór zasady lub kwasu, bez jonów łatwo rozładowujących się do metalu lub halogenu).
