химия. химия ответы экз. Ответы на экзаменационные вопросы
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
|
| № 62. Окислительно-восстановительный потенциал — мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться). Окислительно-восстановительный потенциал выражают в милливольтах (мВ). Биологически важной системой является система:Fe3+/Fe2+.Примером окислительно-восстановительного электрода: Pt/Fe3+,Fe2+ Окислительно-восстановительный потенциал определяют как электрический потенциал, устанавливающийся при погружении платины или золота (инертный электрод) в окислительно-восстановительную среду, то есть в раствор, содержащий как восстановленное соединение (Ared), так и окисленное соединение (Aox). Если полуреакцию восстановления представить уравнением: Aox + n·e− → Ared, то количественная зависимость окислительно-восстановительного потенциала от концентрации (точнее активностей) реагирующих веществ выражается уравнением Нернста. Окислительно-восстановительный потенциал определяют электрохимическими методами с использованием стеклянного электрода с red-ox функцией и выражают в милливольтах (мВ) относительно стандартного водородного электрода в стандартных условиях. Равновесный потенциал электрода PbO2 + 4H+ + 2e = Pb2+ + 2H2O Рассчитывается по уравнению Нернста: PbO2 /H+ / Pb2+ = 0 PbO2 /H+ / Pb2+ + 0,059 lg H+ n Pb2+ Преобразуем выражение PbO2 /H+ / Pb2+ = 0 PbO2 /H+ / Pb2+ + 0,059 lg H+ + 0,059 lg Pb2+ = 2 2 0 PbO2 /H+ / Pb2+ - 0,059 рН - + 0,059 lg Pb2+ 2 2 Подставляем данные и решаем уравнение PbO2 /H+ / Pb2+ =1,45 -0,059 4 - + 0,059 lg 10-1 = 1,45 – 1,18 + 0,03 = 0,3 В 2 2 Ответ: 0,3 В |
| № 63. В гальваническом элементе протекает реакция Cr + Cd2+ = Cr3+ + Cd Следовательно, анодом в данной гальванической паре является хром (окисляется), катодом – кадмий (восстанавливается). Схема гальванического элемента такова: анод (-) Cr |Cr3+| Cd2+ |Cd (+) катод Уравнение анодного процесса: Cr – 3e Cr3+ окисление Уравнение катодного процесса: Cd2+ + 2e = Cd восстановление ЭДС гальванического элемента равна разности потенциалов катодного и анодного процессов E = к - а Потенциалы катода и анода рассчитаем по уравнению Нернста, зная концентрации потенциалобразующих ионов к = 0 Cd2+ /Cd + 0,059 lgCd2+/2 0 Cd2+ /Cd = -0,40B к = -0,40 + 0,059 lg1 = - 0,40 B 2 a = 0 Cr3+ /Cr + 0,059 lgCr3+/3 0 Cr3+ /Cr = - 0,74B a = - 0,74 + 0,059 lg10-3 = - 0,74 – 0,059 = - 0,799 B 3 Ответ: - 0,799 B |
| № 64. Для того, чтобы никель в гальваническом элементе был анодом, в паре с ним должен быть электрод с большим значением потенциала, т.е. менее активный металл, например серебряный электрод. В этом случае схема элемента будет такова: анод (-) Ni |Ni2+| Ag+ |Ag (+) катод Анодный процесс: (-) Ni -2e = Ni2+ - окисление Катодный процесс: (+) Ag+ + e = Ag - восстановление ЭДС гальванического элемента равно: E = к - а Потенциал катода – серебряного стандартного электрода – находим по справочнику 0 Ag+ / Ag = 0,80 В Потенциал анода рассчитываем по уравнению Нернста: 0 Ni2+ / Ni = - 0,23 В к = 0 Ni2+ / Ni + 0,059 lgNi2+/n = -0,23 + 0,059 lg10-2/2 = - 0,23 – 0,059 = - 0,289 В Е = 0,80 –(-0,289) = 1,089 В Для того, чтобы никель в гальваническом элементе был катодом, в паре с ним должен быть электрод с меньшим значением потенциала, т.е. более активный металл, например цинковый электрод. В этом случае схема гальванического элемента будет такова: анод (-) Zn |Zn2+| Ni2+ |Ni (+) катод Анодный процесс: (-) Zn - 2e = Zn2+ - окисление Катодный процесс: (+) Ni2+ +2e = Ni - восстановление Аналогично рассчитываем ЭДС гальванического элемента а = 0 Zn2+ /Zn = -0,76 В Потенциалом никелевого электрода будет рассчитанное ранее E = к - а = -0,289 – (-0,76) = 0,471 В Ответ: 1,089В; 0,471 В |
| № 65. Электролиз - это окислительно-восстановительный процесс, который происходит на электродах во время прохождения электрического тока через расплав или раствор. Электролиз - это ещё один способ получения чистых металлов и неметаллов. Электролиз расплавов солей 1) Все катионы металлов восстанавливаются на катоде: К(-): Zn2+ + 2e- → Zn0; Na+ + 1e- → Na0 2) Анионы бескислородных кислот окисляются на аноде: А(+): 2Cl¯ - 2e-→Cl2 3) Анионы кислородсодержащих кислот образуют соответствующий кислотный оксид и кислород: А(+): 2SO42ˉ - 4e- → 2SO3 + O2 Электролиз водных растворов. При определении продуктов следует помнить, что: 1. На катоде восстанавливающийся продукт зависит от положения металлов в ряду стандартных электродных потенциалов. Li - Al – восстанавливается водород воды; Mn - H - восстанавливается водород воды и металл; Cu - Au - восстанавливается металл 2. На аноде получающийся продукт зависит как от материала анода, так и от природы аниона: а) инертный анод (С, Pt) – окисляются в такой последовательности: S-2,I- Br-,Cl- OH- (H2O) анионы кислородсодержащих кислот, F-; б) неинертный анод (Cu, Ag, Ni, Zn) – анод растворяется. В зависимости от природы катиона и аниона можно выделить 4 типа растворов, процессы которых приведены ниже. 1. Разряжается катион и анион соли. В результате электролиза концентрация соли уменьшается: CuCl2 + (H2O) Cu + Cl2 K(+): Cu2+ + 2 e Cu0 A(-): 2Cl- - 2e Cl20 2. Разряжается катион металла и вода. В результате электролиза меняется состав раствора 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2 K(+): Cu2+ + 2 e Cu0 A(-): 2H2O - 4e O20 + 4H+ 3. Разряжается анион соли и вода. В результате электролиза меняется состав раствора 2NaCl + 2H2O 2 NaOH + H2 + Cl2 K(+): 2H2O + 2e H20 + 2OH- A(-): 2Cl- - 2e Cl20 4. Разряжается только вода (Na2SO4 ) + 2H2O = 2H2 + O2 K(+): 2H2O + 2e H20 + 2OH- A(-): 2H2O - 4e O20 + 4H+ |