Лаборант Петя нашёл канистру с водой, на которой была надпись «…ая вода». Решив, что это дистиллированная или очищенная вода, Петя использовал её для получения кислорода электролизом. При полном электролитическом разложении 70 г жидкости из канистры на аноде получили 56 г кислорода. 1. Предложите все возможные варианты газа, который выделялся на катоде. Свои выводы подтвердите расчётами.

В рамках школьной модели электролиза водного раствора на катоде выделяется водород. Проверим его количество по количеству кислорода.

1. Находим количество кислорода: \(n(\mathrm{O_2})=56/32=1.75\) моль.
2. По уравнению \(2\mathrm{H_2O}\rightarrow 2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\) на 1 моль кислорода приходится 2 моль водорода. Поэтому \(n(\mathrm{H_2})=2\cdot1.75=3.5\) моль.
3. Находим массу водорода: \(m(\mathrm{H_2})=3.5\cdot2=7\) г.

При этом на образование 56 г кислорода и 7 г водорода расходуется 63 г воды. Если кислород образовался только из воды, в исходных 70 г остаётся 7 г других веществ. Значит, такая жидкость не была чистой водой: при полном разложении 70 г чистой воды получилось бы около 62.2 г кислорода.

Одних данных о массе кислорода недостаточно, чтобы установить состав примесей и исключить другие реакции. В обычном школьном рассмотрении водного раствора ответ — водород; иные катодные газообразные продукты без сведений о составе раствора утверждать нельзя.

Ответ: в стандартной модели на катоде выделился водород, массой 7 г.