Для заочников. Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)
 Скачать 417.39 Kb.
|
|
230. См. Условие задачи 222. KClO3 + Na2SO3 → KCl + Na2SO4 KМnO4 + HBr → Br2 + KBr + MnBr2 + H2O 231. См. Условие задачи 222. P + HClO3 + H2O → H3PO4 + HCl H3AsO3 + KМnO4 + H2SO4 → H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 232. См. Условие задачи 222. NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O FeS + HNO3 → Fe(NO3)2 + S + NO + H2O 233. См. Условие задачи 222. HNO3 + Zn → N2O + Zn(NO3)2 + H2O FeSO4 + KClO3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + KCl + H2O 234. См. Условие задачи 222. K2Cr2O7 + HCl → Cl2 + CrCl3 + KCl + H2O Au + HNO3 + HCl → AuCl3 + NO + H2O 235. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) NH3 и KМnO4; б) HNO2 и HI; в) HCl и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме KМnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 +KNO3 + K2SO4 + H2O 236. См. Условие задачи 222. HCl + CrO3 → Cl2 + CrCl3 + H2O Cd + KМnO4 + H2SO4 → CdSO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 237. См. Условие задачи 222. Cr2O3 + KClO3 + KOH → K2CrO4 + KCl + H2O MnSO4 + PbO2 + HNO3 → HМnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2O 238. См. Условие задачи 222. H2SO3 + HClO3 → H2SO4 + HCl FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + К2SO4 + H2O. 239. См. условие задачи 222. I2 + Cl2 + H2O → HIO3 + HCl К2Сr2O7 + H3РО3 + H2SO4 → Сr2(SO4)3 + H3РО4 + К2SO4 + H2O. 240. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) РН3 и НВr; б) К2Сr2O7 и H3РО3; в) HNO3 и Н2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме АsH3 + HNO3 → H3AsO4 + NO2 + H2O. Электронные потенциалы и электродвижущие силы При решении задач этого раздела смотри таблицу 8. Если металлическую пластинку опустить в воду, то катионы металла на её поверхности гидратируются полярными молекулами воды и переходят в жидкость. При этом электроны, в избытке остающиеся в металле, заряжают его поверхностный слой отрицательно. Возникает электростатическое притяжение между перешедшими в жидкость гидратированными катионами и поверхностью металла. В результате этого в системе устанавливается подвижное равновесие: Ме + m H2O = Ме(Н2О)n+m + ne- в растворе на металле где n – число электронов, принимающих участие в процессе. На границе металл-жидкость возникает двойной электрический слой, характеризующийся определенным скачком потенциала – электродным потенциалом. Абсолютные значения электродных потенциалов измерить не удается. Электродные потенциалы зависят от ряда факторов (природы металла, концентрации, температуры и др.). Поэтому обычно определяют относительные электродные потенциалы в определенных условиях – так называемые стандартные электродные потенциалы (Ео). Стандартным электродным потенциалом металла называют его электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственного иона с концентрацией (или активностью, равной 1моль/л, измеренный по сравнению со стандартным водородным электродом, потенциал которого при 25о С условно принимается равным нулю (Ео=0;  Go=0). Располагая металлы в ряд по мере возрастания их стандартных электродных потенциалов (Ео), получаем так называемый ряд напряжений. Положение того или иного металла в ряду напряжений характеризует его восстановительную способность. А также окислительные свойства его ионов в водных растворах при стандартных условиях. Чем меньше значение Ео, тем большими восстановительными способностями обладает данный металл в виде простого вещества и тем меньшие окислительные способности проявляют его ионы, и наоборот. Электродные потенциалы измеряют в приборах, которые получили название гальванических элементов. Окислительно-восстановительная реакция, которая характеризует работу гальванического элемента, протекает в направлении, в котором ЭДС элемента имеет положительное значение. В этом случае Go< 0, так как Go=-nFEo.Примет 1. Стандартный электродный потенциал никеля больше,чем кобальта (таблица 8). Изменится ли это соотношение, если измерить потенциал никеля в растворе его ионов с концентрацией 0,001 моль/л, а потенциалы кобальта – в растворе с концентрацией 0,1 моль/л? Таблица 8. Стандартные электродные потенциалы (Е0) некоторых металлов (ряд напряжений)
Решение. Электродный потенциал металла (Е) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста; Е = Е0 +  где Е0 – стандартный электродный потенциал; n – число электронов, принимающих участие в процессе; С – концентрация (при точных вычислениях – активность) гидратированных ионов металла в растворе, моль/ л; Е0 для никеля и кобальта соответственно равны -0,25 и -0,277В. Определим электродные потенциалы этих металлов при данных в условии концентрациях: ЕNi2+/Ni = -0,25 +  = -0,339 B.ЕCo2+/Co = -0,277 +  = -0,307 B.Таким образом, при изменившейся концентрации потенциал кобальта стал больше потенциала никеля. Пример 2. Магниевую пластинку опустили в раствор его соли. При этом электродный потенциал магния оказался равен -2,41В. Вычислите концентрацию ионов магния (в моль/л). Решение. Подобные задачи также решаются на основании уравнения Нернста (см. пример 1): -2,41 = -2,37 +  -0,04 = 0,0295   CMg2+ = 4,4 · 10-2 моль/л. Пример 3. Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются магниевая и цинковая пластинки, опущенные в растворы их ионов с активной концентрацией 1 моль/л. Какой металл является анодом, какой катодом? Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в этом гальваническом элементе, и вычислите его ЭДС. Решение. Схема данного гальванического элемента (-) Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn (+) Вертикальная линейка обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, в две линейки – границу раздела двух жидких фаз – пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний имеет меньший потенциал (-2,37В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс: Mg0 -2  = Mg2+ (1)Цинк, потенциал которого -0,763В, - катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс: Zn2+ + 2 = Zn0 (2)Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного (1) и катодного (2) процессов: Mg + Zn2+ = Mg2+ + Zn Для определения ЭДС гальванического элемента из потенциала катода следует вычесть потенциал анода. Так как концентрация ионов в растворе равна 1 моль/л, то ЭДС элемента равна разности стандартных потенциалов двух его электродов: ЭДС = ЕZn2+/Zn – E0Mg2+/Mg = -0,763 – (-2,37) = 1,607 B Контрольные вопросы 241. В два сосуда с голубым раствором медного купороса поместили в первый цинковую пластинку, а во вторую серебряную. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадет? Почему? Составьте электронное и молекулярное уравнения соответствующей реакции. 242. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с раствором: а) CuSO4; б) MgSO4; в) Pb(NO3)2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций. 243. При какой концентрации ионов Zn2+ (в моль/л) потенциал цинкового электрода будет на 0,015В меньше его стандартного электродного потенциала? Ответ: 0,30 моль/л. 244. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса кадмиевой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) AgNO3; б) ZnSO4; в) NiSO4? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций. 245. Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциал -1,23В. Вычислите концентрацию ионов Mn2+ (в моль/л). Ответ: 1,89·10-2 моль/л. 246. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO3 составил 95% от значения его стандартного электродного потенциала. Чему равна концентрация ионов Ag+ (в моль/л)? Ответ: 0,20 моль/л. 247. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС медно-кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd2+] = 0,8 моль/л, а [Cu2+] = 0.01 моль/л. Ответ: 068В. 248. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь была бы катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде. 249. При какой концентрации ионов Cu2+ (моль/л) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода? Ответ: 1,89·10-12 моль/л. 250. Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных первый: в 0,01н, а второй в 0,1н растворы AgNO3. Ответ: 0,059В. 251. При каком условии будет работать гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, в котором один никелевый электрод находится в 0,001М растворе, а другой в такой же электрод – в 0,01М раствора сульфата никеля. Ответ: 0,0295В. 252. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин, опущенных в раствор своих солей с концентрацией [Pb2+] = [Mg2+] = 0,01 моль/л. Изменится ли ЭДС этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз? Ответ: 2,244В. 253. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронных уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде. 254. Железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и погружены в раствор серной кислоты. Составьте схему данного гальванического элемента и напишите электронные уравнения процессов, происходящих на аноде и на катоде. 255. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Mg2+] = [Cd2+] =1 моль/л. Изменится ли значение ЭДС, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л? Ответ: 1,967В. 256. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (моль/л), чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если [Zn2+] = 0,001моль/л? Ответ: 7,3·10-15 моль/л. |