Химический практикум (стр. 14 )

7. Рассчитаем ∆G2980 для токообразующей реакции, протекающей в растворе при работе гальванического элемента

Cd +2Ag+ = Cd2+ +2Ag

∆G2980 = ∆G2980(Cd2+) - 2∆G2980(Ag+) = –77,65-2∙77,1 = –231,85 (кДж)

∆G2980(Cd2+) = –77,65 кДж / моль,

∆G2980 (Ag+) = 77,1 кДж/моль, (из справочника).

Опытное и табличное значения ∆G2980 близки по значению, но опытное больше, что согласуется со значениями .

Таблица

Средние коэффициенты активности ионов в водных растворах некоторых электролитов при 25 °С.

Моляльность	AqNO3	CdSO4	CuSO4	Pb(NO3)2	ZnSO4
0,001	-	0,726	0,74	0,83	0,700
0,002	-	0,639	-	0,84	0,608
0,005	0,925	0,505	0,573	0,76	0,477
0,01	0,897	0,399	0,438	0,69	0,387
0,02	0,860	0,307	0,317	0,60	0,298
0,05	0,793	0,206	0,217	0,46	0,202
0,1	0,734	0,150	0,150	0,37	0,150
0,2	0,657	0,102	0,104	0,27	0,104
0,5	0,534	0,061	0,062	-	0,063
1,0	0,428	0,041	0,043	0,043	0,044

4. Задачи для самопроверки

1.  Рассчитайте величину потенциала для следующих электродов:

Вариант	Металл	Электролит	Концентрация раствора, (моль/л)	Ответ φ, В
1	Al	AlCl3	0,002	-1,710
2	Mn	MnSO4	0,5	-1,190
3	Zn	ZnSO4	0,001	-0,850
4	Cr	Cr(NO3)3	0,02	-0,773
5	Fe	FeCl3	0,005	-0,085
6	Co	CoSO4	10	-0,250
7	Ni	NiSO4	5	-0,229
8	Sn	SnCl2	0,2	-0,160
9	Pb	Pb(NO3)2	0,05	-0,168
10	Cu	CuSO4	0,03	0,295
11	Ag	AgNO3	0,001	0,623
12	Hg	HgSO4	5	0,870
13	Mg	MgSO4	0,003	-2,434
14	Cd	CdSO4	10	-0,370
15	Ti	TiCl2	0,01	-1,689

2.  Напишите уравнения реакций, отвечающих работе следующих гальванических элементов. Укажите направление перемещения электронов по внешней цепи, процессы на аноде и катоде. Для стандартных условий, рассчитайте ЭДС элемента, ∆ Gº и Кр.

Вариант	Гальванические элементы	Е°, В	∆ Gº, кДж	Кр
1	Mn | MnSO4|| H2SO4| H2Pt	1,18	-227,74	1040
2	Mg | MgSO4|| Ag2SO4| Ag	3,169	-611,62	10107
3	Al | AlCl3|| ZnCl2| Zn	0,899	-520,52	1091
4	Ti | TiCl2 || NiCl2 | Ni	1,38	-266,34	1047
5	Cr | CrCl3|| HCl| H2 , Pt	0,744	-215,39	1038
6	Fe | FeSO4 || CoSO4| Co	0,163	-31,46	106
7	Cd | CdSO4 || Ag2SO4 | Ag	0,202	-231,99	1041
8	Co | Co(NO3)2|| Bi(NO3)3| Bi	0,507	-293,55	1052
9	Pt, H2 | H2SO4||Hg(NO3)2| Hg	0,854	-164,82	1023
10	Pt, H2 | H2SO4|| CuSO4 | Cu	0,340	-65,62	1012
11	Ni | NiSO4 || H2SO4| H2 , Pt	0,250	-48,25	108
12	Ni | NiSO4| Al2(SO4)3 | Al	1,412	-817,55	10144
13	Bi | Bi(NO3)3 || Zn(NO3)2| Zn	0,993	-574,95	10101
14	Pt, H2| H2SO4|| MgSO4 | Mg	2,370	-457,41	1080
15	Cr | Cr(NO3)3 || AgNO3 | Ag	1,543	-446,70	1078

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

Электролиз

1.  Цель работы: ознакомиться с особенностью катодного и анодного процессов и законами электролиза.

2. Основы теории

Окислительно-восстановительный процесс, вызванный действием постоянного электрического тока, называется электролизом. Протекать этот процесс может в растворах или расплавах электролитов.

Проводят электролиз следующим образом.

В электролит погружают два электрода, подключают их к источни­ку постоянного тока и устанавливают необходимое напряжение и силу тока. Электрод, подключенный к отрицательному полюсу, называется катодом. На его поверхность от источника тока подается поток электронов, в результате чего идет процесс восстановления частиц из pаствоpа, т. е. катионы или молекулы из pаствоpа присоединяют электроны. Электpод, подключенный к положительному полюсу, называется анодом. С его поверхности к источнику тока уходят электpоны, котоpые обpазуются за счет окисления анионов или молекул воды, находящихся в электpолите.

Сосуд, в котором поводится электролиз, называется гальванической ванной или электpолизеpом.

Процесс электролиза удобно изображать с помощью схемы, которая показывает диссоциацию электролита, направление движения ионов, процессы на электродах и выделяющиеся вещества. Схема электролиза расплава фторида натрия выглядит так:

NaF

Катод (–) Na+ + F - Анод (+)

Na+ + e = Na 2F - - 2e = F2

Последовательность электродных процессов

В рассматриваемом примере электролиза расплава фторида натрия в электролите находились лишь один вид катионов и один вид анионов, поэтому схема электролиза проста. Однако часто в электролите присутствуют несколько видов катионов и анионов. В водных растворах солей кроме катионов и анионов соли всегда присутствуют молекулы воды. Поэтому возможно протекание нескольких электродных реакций. Так как на катоде идет реакция восстановления, то в первую очередь должны востанавливаться наиболее сильные окислители, прежде всего, протекает реакция с наиболее положительным потенциалом. Очередность разряда ионов может быть установлена с помощью ряда напряжений (см. табл.1).

Таблица 1.

Процессы на катоде в зависимость от природы электролита

Электролит - раствор соли	Металл, образующий соль, находится в ряду напряжений	Катодный пpоцесс	Стандартный потенциал, φ0 ,В
Соль активного ме­талла	от Li...до Al	_ 2H2O + 2e = H2 +2OH-	-0,41в при рН=7
Соль металла сpед­ней активности	после Al до H	Men+ + ne = Me * 2H2 O + 2e = H2 + 2OH-		-1,66в -0,41в
Соль малоактивного металла	после Н	Men+ + ne = Meo	> 0

* Men+ – катионы металлов

На аноде протекают реакции окисления восстановителей, поэтому в первую очередь на аноде должны окисляться наиболее сильные восстановители – вещества, имеющие наиболее отрицательный потенциал. Если потенциал металлического анода имеет более отрицательное значение, чем потенциал окисления ионов ОН - и других веществ, присутствующих в растворе, то происходит растворение металла. При этом происходит электролиз с растворимым анодом. Если потенциал металла или другого проводника первого рода, используемого в качестве анода, имеет более положительное значение, то протекает электролиз с нерастворимым анодом. Особенности анодных процессов можно проследить по таблице 2.