Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей




НазваниеМетодические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей
страница8/18
Дата публикации04.07.2013
Размер2.43 Mb.
ТипМетодические указания
zadocs.ru > Химия > Методические указания
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18
^

Контрольные вопросы


201. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения совместного гидролиза, происходящего при смешивании растворов K2S и CrCl3. Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты.

202. К раствору FeCl3 добавили следующие вещества: а)HCl ; б)KOH ; в) ZnCl2; г)Na2CO3. В каких случаях гидролиз хлорида железа (Ш) усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

203. Какие из солей Al2(SO4)3, K2S, Pb(NO3)2, KCl подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы этих солей?

204. При смешивании растворов FeCl3 и Na2CO3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих оснований и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

205. К раствору Na2CO3 добавили следующие вещества: а) HCl; б) NaOH; в) Cu(NO3)2; г) K2S . В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

206. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы солей Na2S, AlCl3, NiSO4? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

207. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей Pb(NO3)2, Na2CO3, Fe2(SO4)3. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы этих солей?

208. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CH3COOK, ZnSO4, Al(NO3)3. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы этих солей?.

209. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы солей Na3PO4, K2S, CuSO4? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

210. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей CuCl2, Cs2CO3, Cr(NO3)3. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы этих солей?

211. Какие из солей RbCl, Cr2(SO4)3, Ni(NO3)2, Na2SO3 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы этих солей?

212. К раствору Al2(SO4)3 добавили следующие вещества: а) H2SO4;б) KOH; в) Na2SO3;г) ZnSO4. В каких случаях гидролиз сульфата алюминия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

213. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: Na2CO3 или Na2SO3; FeCl3 или FeCl2? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

214. При смешивании растворов Al2(SO4)3 и Na2CO3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих оснований и кислоты. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения происходящего совместного гидролиза.

215. Какие из солей NaBr, Na2S, K2CO3, CoCl2 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы этих солей?

216. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaClO; MgCl2 или ZnCl2? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

217. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию; б) кислую реакцию.

218. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы следующих солей: K3PO4, Pb(NO3)2, Na2S? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

219. Какие из солей K2CO3, FeCl3, K2SO4, ZnCl2 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение pH (> 7 <) имеют растворы этих солей?.

220. При смешивании растворов AlCl3 и Na2S каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.
^ Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными называются реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления {п) понимают тот условный заряд атома, который вычисляется исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов. Иными словами: степень окисления - это тот условный заряд, который приобрел бы атом элемента, если предположить, что он принял или отдал то или иное число электронов.

Окисление - восстановление - это единый, взаимосвязанный процесс. ^ Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление - к ее понижению у окислителя.

Повышение или понижение степени окисления атомов отражается в электронных уравнениях; окислитель принимает электроны, а восстановитель их отдает. При этом не имеет значения, переходят ли электроны от одного атома к другому полностью и образуются ионные связи или электроны только оттягиваются к более электроотрицательному атому и возникает полярная связь. О способности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные (как окислительные, так и восстановительные) свойства можно судить по степени окисления атомов окислителя и восстановителя.

Атом того или иного элемента в своей высшей степени окисления не может ее повысить (отдать электроны! и проявляет только окислительные свойства, а в своей низшей степени окисления не может ее понизить (принять электроны) и проявляет только восстановительные свойства.

При окислительно-восстановительных реакциях валентность атомов может и не меняться. Например, в окислительно-восстановительной реакции H20 + O20 = 2НС1 валентность атомов водорода и хлора до и после реакции равна единице. Измени­лась их степень окисления. Валентность определяет число связей, образованных данным атомом, и поэтому знака не имеет. Степень же окисления имеет знак плюс или минус.

Атом элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.

Например:

N5+ (HNO3), S6+ (H2SO4):

-проявляют только окислительные свойства;

N4+ (NO2) S4+ (SO2)

N3+ (HNO2)

N2+ (NO) S2+ (SO) проявляют окислительные и восстановительные свойства

N+ (N2O)

N1− (NH2OH) S1− (H2S2)

N2− (N2H4)

N3− (NH3) S2− (H2S) проявляют только восстанови-

тельные свойства

Пример 1. Исходя из степени окисления (л) азота, серы и марганца в соедине­ниях NH3, HNO2, НNО3, H2S, Н23, Н24, МnО2, KМnO4, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.

Решение. Степень окисления n(N) в указанных соединениях соответственно равна: 3 (низшая), + 3 (промежуточная), +5 (высшая); n(S) соответственно равна: -2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); n(Мn) соответственно равна: +4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NH3, H2S - только восстановители; НNО3, Н24, KМnO4 - только окислители; HNO2, Н23, МnО2 - окислители и восстановители.

Пример 2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: а) H2S и HI; б) H2S и H2SO3 ; в) H2SO3 и HClO4 ?

Решение, а) Степень окисления в H2S n(S) = -2; в HI n (I) = -1. Так как и сера, и иод находятся в своей низшей степени окисления, то оба взятые вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут;

б) в H2S (S) n = -2 (низшая); в H2SO3 n(S) = +4 (промежуточная) Следовательно, взаимодействия этих веществ возможно, причем H2SO3 является окислителем; в) в H2SO3 n(S) = +4 (промежуточная); в HClO4 n(CI) = +7 (высшая). Взятые вещест­ва могут взаимодействовать H2SO3 в этом случае будет проявлять восстановительные свойства.

Пример 3. Составьте уравнения окислительно-восстановительной реакции, идущей по схеме

+7 +3 +2 +5

KМпO4 + Н3РО3 + H2SO4 = MnSO4+ Н3РO4+ K2SO4+ Н2О

Решение. Если в условии задачи даны как исходные вещества, так и продукты их взаимодействия, то написание уравнения реакции сводится, как правило, к нахож­дению и расстановке коэффициентов. Коэффициенты определяют методом электронного баланса с помощью электронных уравнений. Вычисляем, как изменяют свою степень окисления восстановитель и окислитель, и отражаем это в электронных уравнениях:

восстановитель 5 P3+ - 2e- = P5+ процесс окисления

окислитель 2 Мn7+ + 5e- = Мn2+ процесс восстановления

Общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель. Общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов десять. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициент перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором.

Уравнение реакции будет иметь вид:

2KMnO4 + 5H3PO3 + 3H2SO4 =

= 2MnSO4 + 5H3PO4 + K2SO4 + 3H2O

Пример 4. Составьте уравнение реакции взаимодействия цинка с концентриро­ванной серной кислотой, учитывая максимальное восстановление последней.

Решение. Цинк, как любой металл, проявляет только восстановительные свойства. В концентрированной серной кислоте окислительную функцию несет сера (+6). Максимальное восстановление серы означает, что она приобретает минимальную степень окисления. Минимальная степень окисления серы как p-элемента VIA группы равна -2. Цинк как металл IIВ группы имеет постоянную степень окисления +2. Отражаем сказанное в электронных уравнениях;

восстановитель 4 Zno - 2e- = Zn2+ процесс окисления

окислитель 1 S6+ + 8е- = S2− процесс восстановления

Составляем уравнение реакции:

4Zn + 5H2SO4 =4ZnSO4 + H2S + 4H2O
Перед H2SO4 стоит коэффициент 5, а не 1, поскольку четыре молекулы H2SO4 идут на связывание четырех ионов Zn2+.
^ Контрольные вопросы

221.Исходя из степени окисления хлора в соединениях HCl, HClO3, HClO4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

KBr+KBrO3+H2SO4  Br2+K2SO4+H2O

222.Реакции выражаются схемами:

P+HIO3+H2O  H3PO4+HI

H2S+Cl2+H2O  H2SO4+HCl

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

223. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:

As3‾→ As5+; N3+ → N3‾; S2‾ → S0

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

Na2SO3+KMnO4+H2O → Na2SO4+MnO2+KOH

224. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях PH3, H3PO4, H3PO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений реакций, идущих по схеме расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

PbS+HNO3 → S+Pb(NO3)2+NO+H2O

225. См. условие задачи 222.

P+HNO3+H2O → H3PO4+NO

KMnO4+Na2SO3+KOH → K2MnO4+Na2SO4+H2O

226. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:

Mn6+→ Mn2+; Cl5+→ Cl; N3‾→ N5+

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

Cu2O+HNO3 → Cu(NO3)2+NO+H2O

227. См. условие задачи 222.

HNO3+Ca → NH4NO3+Ca(NO3)2+H2O

K2S+KMnO4+H2SO4 → S+K2SO4+MnSO4+H2O

228. Исходя из степени окисления хрома, йода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

NaCrO2+PbO2+NaOH  Na2CrO4+Na2PbO2+H2O

229. См. условие задачи 222.

H2S+Cl2+H2O  H2SO4+HCl

K2Cr2O7+H2S+H2SO4  S+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O

230. См. условие задачи 222.

KClO3+Na2SO3  KCl+Na2SO4

KMnO4+HBr  Br2+KBr+MnBr2+H2O

231. См. условие задачи 222.

P+HClO3+H2O  H3PO4+HCl

H3AsO3+KMnO4+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 KMnO4; б) HNO2 и HI; в) HCl и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

KMnO4+KNO2+H2SO4  MnSO4+KNO3+K2SO4+H2O

236. См. условие задачи 222.

HCl+CrO3  Cl2+CrCl3+H2O

Cd+KMnO4+H2SO4  CdSO4+MnSO4+K2SO4+H2O

237. См. условие задачи 222.

Cr2O3 + KClO3+KOH  K2CrO4+KCl+H2O

MnSO4+PbO2+HNO3  HMnO4+Pb(NO3)2+PbSO4+H2O

238. См. условие задачи 222.

H2SO3+HClO3  H2SO4+HCl

FeSO4+K2Cr2O7+H2SO4  Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O

239. См. условие задачи 222.

I2+Cl2+H2O  HIO3+HCl

K2Cr2O7+H3PO3+H2SO4  Cr2(SO4)3+H3PO4+K2SO4+H2O

240. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами:

а) PH3 и HBr;б) K2Cr2O7 и H3PO3;в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

AsH3+HNO3  H3AsO4+NO2+H2O
^ Электродные потенциалы и электродвижущие силы

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:

Me + mH2O ↔ Ме(Н2О)mn + + 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 (E0).

^ Стандартным электродным потенциалом металла называют его электродный потенциал, возникающий при погружении металла в раствор собственного иона с концентрацией (или активностью), равной 1 моль/дм3 , измеренный по сравнению со стандартным водородным электродом, потенциал которого при 250С условно принимается равным нулю (E0(H2) = 0).

^ Располагая металлы в ряд по мере возрастания их стандартных электродных потенциалов (Е°), получаем так называемый ряд напряжений.

Таблица 6

Стандартные электродные потенциалы (E0) некоторых металлов, B.

электрод

E0, В

электрод

E0, В

Li+/Li

-3,045

Cd2+/Cd

-0,403

Rb+/Rb

-2,925

Co2+/Co

-0,277

K+/K

-2,924

Ni2+/Ni

-0,25

Cs+/Cs

-2,923

Sn2+/Sn

-0,136

Ba2+/Ba

-2,90

Pb2+/Pb

-0,127

Ca2+/Ca

-2,87

Fe3+/Fe

-0,037

Na+/Na

-2,714

2H+/H2

0,000

Mg2+/Mg

-2,37

Sb3+/Sb

0,20

Al3+/Al

-1,70

Bi3+/Bi

0,215

Ti2+/Ti

-1,603

Cu2+/Cu

0,340,52

Zr4+/Zr

-1,58

Cu+/Cu

0,79

Mn2+/Mn

-1,18

Hg22+/2Hg

0,80

V2+/V

-1,18

Ag+/Ag

0,85

Cr2+/Cr

-0,913

Hg2+/Hg

1,19

Zn2+/Zn

-0,763

Pt2+/Pt

1,50

Cr3+/Cr

-0,74

Au3+/Au

1,70

Fe2+/Fe

-0,44








Положение того или иного металла в ряду напряжений характеризует его восстановительную способность, а также окислительные свойства его ионов в водимых растворах при стандартных условиях. Чем меньше значение Е°, тем большими восстановительными способностями обладает данный металл в виде простого вещества м тем меньшие окислительные способности проявляют его ионы, и наоборот. Электродные потенциалы измеряют в приборах, которые получили название гальванических элементов. Гальванический элемент состоит из двух полуэлементов в одном их которых происходит процесс окисления (анод), а в другом - восстановления (катод). Работа гальванического элемента характеризуется величиной ЭДС равной разности потенциалов катода и анода (ЭДС = E(к) - E(а)). Окислительно-восстановительная реакция, которая характеризует работу гальванического элемента, протекает в направлении, в котором ЭДС элемента имеет положительное значение. В этом случае ΔG < 0, так как ΔG0 = - n F × ЭДС, где F = 96500 Кл/моль·K - постоянная Фарадея.

Пример 1. Стандартный электродный потенциал никеля больше, чем кобальта (табл.). Изменится ли это соотношение, если измерить потенциал никеля в растворе его ионов с концентрацией 0,001 моль/дм3, а потенциалы кобальта - в растворе с концентрацией 0,1 моль/дм3?

Решение. Электродный потенциал металла (E) зависит от концентрации его ионов в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:



где Е0 - стандартный электродный потенциал; n - число электронов, принимающих участие в процессе; С - концентрация (при точных вычислениях - активность) гидратированных ионов металла в растворе, моль/дм3; Е для никеля и кобальта соответственно равны -0,25 и -0,277 В. Определим электродные потенциалы этих металлов при данных в условии концентрациях:





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 -2,41 В. Вычислите концентрацию ионов магния ( моль/дм3).

Решение. Подобные задачи также решаются на основании уравнения Нернста (см. пример 1) :



Пример 3. Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются магниевая и цинковая пластинки, опущенные в растворы их ионов с активной концентрацией 1 моль/ дм3. 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:

Анод (−) Mg | Mg2+ || Zn2+ |Zn (+) Катод

Вертикальная линейка обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две линейки - границу раздела двух жидких фаз - пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний имеет меньший потенциал (-2,37 в) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:
(А) Mg0 - 2e= Mg2+

Цинк, потенциал которого −0,763 В, - катод, т. е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:

(K) Zn2+ + 2e = Zn

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, характеризующее работу данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного и катодного процессов:

Mg0 + Zn2+ = Mg2+ + Zn0

Для определения ЭДС гальванического элемента из потенциала катода следует вычесть потенциал анода. Так как концентрация ионов в растворе равна 1 моль/дм3, то ЭДС элемента равна разности стандартных потенциалов двух его электродов:

ЭДС = Е(K)- Е(A) = Е(Zn) - Е(Mg) = -0,763 - (-2,37) = 1,607 В.
Контрольные вопросы

241.В два сосуда с голубым раствором медного купороса поместили в первый цинковую пластинку, а во второй серебряную. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадает? Почему? Составьте электронные и молекулярное уравнения соответствующей реакции.

242. Увеличится, уменьшится или останется неизменной масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) CuSO4; б) MgSO4; в) Pb(NO3)2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

243. При какой концентрации ионов Zn2+ (в моль/дм3) потенциал цинкового электрода будет на 0,015 В меньше его стандартного электродного потенциала? Ответ: 0,31 моль/дм3.

244. Увеличится, уменьшится или останется неизменной 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 –1,23 В. Вычислите концентрацию ионов Mn2+(в моль/дм3). Ответ: 2 ×10-2 моль/ дм3.

246. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO3 составил 95% от значения его стандартного электродного потенциала. Чему равна концентрация ионов Ag+ (в моль/л)? Ответ: 0,21 моль/ дм3.

247. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС медно-кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd2+]=0,8 моль/ дм3, а [Cu2+]=0,01 моль/ дм3. Ответ: 0,687 В.

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 аноде.

249. При какой концентрации ионов Cu2+(в моль/ дм3) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода? Ответ: 2,985×10-12 моль/ дм3.

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 раствор AgNO3 с концентрацией 0,01моль/ дм3, а второй в раствор AgNO3 с концентрацией 0,1 моль/ дм3. 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 растворе с концентрацией 0,001 моль/дм3, а другой такой же электрод – в растворе сульфата никеля с концентрацией 0,01 моль/ дм3. Ответ: 0,0295 В.

252. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Pb2+] = [Mg2+] = 0,01 моль/дм3. Изменится ли ЭДС этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз? Ответ: 2,244 В.

253. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом – анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и 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 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/ дм3. Изменится ли значение ЭДС, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/ дм3? Ответ: 1,967 В.

256. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (моль/ дм3), чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если [Zn2+] = 0,001 моль/ дм3?

Ответ: 1,12× 10–14 моль/ дм3.

257. Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению

Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Pb

Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если [Ni2+] = 0,01 моль/ дм3, [Pb2+] = 0,0001 моль/ дм3. Ответ:0,064 В.

^ 258. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке свинцового аккумулятора?

259. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке никель-кадмиевого аккумулятора?

260. Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке железо-никелевого аккумулятора?
Электролиз

Пример 1. Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора CuSO4 в течение 1 ч при силе тока 4 А?

Решение. Согласно законам Фарадея:



где m - масса вещества, окисленного или восстановленного на электроде; mЭ – молярная масса эквивалента вещества; I - сила тока, A; t - продолжительность электролиза, с. Молярная масса эквивалента меди в CuSO4 равна 63,54 : 2 = 31,77 г/моль.

Подставив в уравнение Фарадея значения mЭ = 31,77 г/моль, I = 4 А, t = 60 × 60 = 3600 с, получим:



Пример 2. Вычислите молярную массу эквивалента металла, зная, что при электролизе раствора хлорида этого металла затрачено 3880 Кл электричества и на катоде выделяется 11,742 г металла.

Решение. Из уравнения Фарадея следует:

mЭ = 11,742 × 96500/3880 = 29,35 г/моль,

где m = 11,742 r; It = Q = 3880 Кл.

Пример 3. Чему равна сила тока при электролизе раствора в течение 1 ч 40 мин 25 с, если на катоде выделилось 1,4 дм3 водорода (н.у.) ?

Решение. Из уравнения Фарадея следует:



Так как дан объем водорода, то отношение m/mЭ заменяем отношением V(H2)/ VЭ(H2),

где V(H2) - объем водорода, VЭ(H2)- эквивалентный объем водорода, дм3. Тогда:



Эквивалентный объем водорода при н.у. равен половине молярного объема 22,4/2 =11,2 дм3. Подставив в приведенную формулу значения V(H2) =1,4дм3, VЭ(H2) = 11,2 дм3, t = 6025с (1 ч 40 мин 25 с = 6025 с), находим:

.

Пример 4. Какая масса гидроксида калия образовалась у катода при электролизе раствора K2SO4, если на аноде выделилось 11,2 дм3 кислорода (н.у.) ?

Решение. Эквивалентный объем кислорода (н.у.) 22,4/4 = 5,6 дм3. Следовательно, 11,2 дм3содержат две эквивалентные массы кислорода. Столько же эквивалентных масс KОН образовалось у катода, или 56,11 × 2 = 112,22 г (56,11 г/моль - мольная и молярная масса эквивалента KОН).
^ Контрольные вопросы

261. Электролиз раствора K2SO4 проводили при силе тока 5 А в течение 3 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде и аноде? Ответ: 15,105 г; 6,266 дм3; 3,133 дм3.

262. При электролизе соли некоторого металла в течение 1,5 ч при силе тока 1,8 А на катоде выделилось 1,75 г этого металла. Вычислите молярную массу эквивалента этого металла. Ответ: 1,74 г/моль.

263. При электролизе раствора CuSO4 на аноде выделилось 168 см3 газа (н.у.). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах, и вычислите, какая масса меди выделилась на катоде. Ответ: 0,953 г.

264. Электролиз раствора Na2SO4 проводили в течение 5 ч при силе тока 7 А. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде и аноде? Ответ: 35,25г; 14,62 дм3 ; 7,31 дм3.

265. Электролиз раствора нитрата серебра проводили при силе тока 2 А в течение 4 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса серебра выделилась на катоде и каков объем газа (н.у.), выделившегося на аноде? Ответ: 32,20 г; 1,67 дм3.

266. Электролиз раствора сульфата некоторого металла проводили при силе тока 6 А в течение 45 мин, в результате чего на катоде выделилось 5,49 г металла. Вычислите молярную массу эквивалента этого металла. Ответ: 32,7 г/моль.

267. Насколько уменьшится масса серебренного анода, если электролиз раствора AgNO3 проводили при силе тока 2 А в течение 38 мин 20 с? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах. Ответ: 5,14 г.

268. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, в результате чего выделилось 6 дм3 кислорода (н.у.). Составьте уравнения электродных процессов и вычислите силу тока. Ответ: 5,74 А.

269. Электролиз раствора CuSO4 проводили с медным анодом в течение 4 ч при силе тока 50 А. При этом выделилось 224 г меди. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анода. Ответ: 94,48%.

270. Электролиз раствора NaI проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 ч. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите массу вещества, выделившегося на катоде и аноде. Ответ: 0,56 г; 71,0 г.

^ 271. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора AgNO3. Если электролиз проводить с серебряным анодом, то его масса уменьшается на 5,4 г. Определите расход электричества при этом.

Ответ: 4830 Кл.

272. Электролиз раствора CuSO4 проводили в течение 15 мин, при силе тока 2,5 А. Выделилось 0,72 г меди. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах в случае медного и угольного анода. Вычислите выход по току (отношение массы выделившегося вещества к теоретически возможной). Ответ: 97,3%.

273. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе расплавов и водных растворов NaCl и KOH. Сколько литров (н.у.) газа выделится на аноде при электролизе гидроксида калия, если электролиз проводить в течение 30 мин при силе тока 0,5 А? Ответ: 0,052 дм3.

274. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе раствора KBr. Какая масса вещества выделяется на катоде и аноде, если электролиз проводить в течение 1 ч 35 мин при силе тока 15 А? Ответ: 0,886 г; 70,79г.

275. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора CuCl2. Вычислите массу меди, выделившейся на катоде, если на аноде выделилось 560 мл газа (н.у.). Ответ: 1,588 г.

276. При электролизе соли трехвалентного металла при силе тока 1,5 А в течение 30 мин на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислите атомную массу металла. Ответ: 114,82.

277. При электролизе растворов MgSO4 и ZnCl2, соединенных последовательно с источником тока, на одном из катодов выделилось 0,25 г водорода. Какая масса вещества выделится на другом катоде; на анодах? Ответ: 8,17 г; 2,0 г; 8,86 г.

^ 278. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах при электролизе раствора Na2SO4. Вычислите массу вещества, выделяющегося на катоде, если на аноде выделяется 1,12 дм3 газа (н.у.). Какая масса H2SO4 образуется при этом возле анода? Ответ: 0,2 г; 9,8 г.

279. При электролизе раствора соли кадмия израсходовано 3434 Кл электричества. Выделилось 2 г кадмия. Чему равна молярная масса эквивалента кадмия?

Ответ: 56,26 г/моль.

280. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора KOH. Чему равна сила тока, если в течение 1 ч 15 мин 20 с на аноде выделилось 6,4 г газа? Сколько литров газа (н.у.) выделилось при этом на катоде?

Ответ: 17,08 А; 8,96 дм3.
^ Коррозия металлов

Коррозия - это самопроизвольно протекающий процесс разрушения металлов в результате химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой.

При электрохимической коррозии на поверхности металла одновременно протекают два процесса:

анодный - окисление металла:

Me0 - ne = Men+

и катодный - восстановление ионов водорода:

2H+ + 2e = H20

или молекул кислорода, растворенного в воде:

O2 + 2Н2O + 4е= 4OН

Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами. При атмосферной коррозии - коррозии во влажном воздухе при комнатной температуре - деполяризатором является кислород,

Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворах. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал

(-0,763 В), чем кадмий (-0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий - катодом.

анодный процесс:

Zn0 - 2e = Zn2+

катодный процесс:

в кислой среде 2H+ + 2e = H20

в нейтральной среде O2 + 2Н2O + 4е= 4OН

Так как ионы Zn2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Zn(OH)2.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18

Похожие:

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconПрограмма, методические указания и контрольные задания для студентов...
...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconБелорусская государственная политехническая академия
С., Журавкевич Е. В., Малаховская В. Э., Новоселов А. М., Чапланов А. М., Черный В. В. Контрольные работы и методические указания...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconВ. А. Вилькоцкий Д. С. Доманевский
В. А., Доманевский Д. С., Малаховская В. Э., Новоселов А. М. Контрольные работы и методические указания по общей физике для студентов...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconВ. А. Вилькоцкий Д. С. Доманевский
Бумай Ю. А., Вилькоцкий В. А., Доманевский Д. С., Малаховская В. Э. Контрольные работы и методические указания по общей физике для...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconНемецкий язык методические указания и контрольные задания для студентов...
Немецкий язык : методические указания и контрольные задания для студентов 2 курса железнодорожных специальностей заочной формы обучения...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconМетодические указания и контрольные задания для студентов специальностей...
Статистика: методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 1-26 02 02 «Менеджмент» и 1-26 02 03 «Маркетинг»...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconУчебно-методическое пособие и контрольные задания для студентов инженерно-строительных...
...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconМетодические указания и задачи к практическим занятиям для студентов...
Математика. Интегральное исчисление [Текст]+[Электронный ресурс]: методические указания и задачи к практическим занятиям для студентов...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconМетодические указания и контрольные задания к выполнению контрольных...
Статистика: методические указания и контрольные задания к выполнению контрольных работ для студентов специальностей 1-25 01 08 «Бухгалтерский...

Методические указания, программа и контрольные задания для студентов заочной формы обучения инженерно педагогических и инженерно технических (нехимических) специальностей iconУчебная программа, методические Указания и контрольные задания для...
Программа, методические указания и контрольные задания для студентов безотрывной формы обучения специальности

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов