Индивидуальные домашние задания по химии (стр. 15 )

2. Какова нормальность 1 М раствора KNO2: а) как восстановителя, если KNO2 переходит в KNO3; б) как окислителя, если KNO2 восстанавливается до NO?

Вариант 24

1. Закончить уравнения реакций, в которых перекись водорода является восстановителем:

  а) H2O2 + KMnO4 + H2SO4 → O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O;

  б) H2O2 + AgNO3 + NH4OH → O2 + Ag + NH4NO3 + H2O.

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

2. Какова нормальность раствора сернистой кислоты как восстановителя, если с = 1,09 г/мл. Раствор содержит 10 % SO2?

Вариант 25

1. Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций. Для каждой из этих реакций укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем.

  а) Na2S2O4 + AgCl + + NH4OH → (NH4)2SO3 + NaCl + Ag + H2O;

  б) Na3AsO3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Na3AsO4 + Cr2(SO4)3;

  в) NaAsO2 + J2 + Na2CO3 + H2O → NaH2AsO4 + NaCl.

2. Какими тремя способами можно получить сероводород, имея в своем распоряжении цинк, серу, водород и серную кислоту? Составьте уравнения соответствующих реакций.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

  Пример 1. Вычислите электродвижущую силу (э. д.с.) гальванического элемента, образованного свинцовым электродом, погруженным в 0,01 М раствор Pb(NO3)2 и серебряным электродом, погружённым в 0,1 М раствор AgNO3. Напишите уравнения электродных процессов, составьте гальваническую схему элемента.

  Решение. Для определения ЭДС этого гальванического элемента стандартных электродных потенциалов найдём значения и , а затем рассчитаем электродные потенциалы этих металлов.

  Из таблицы уравнению Нернста.

= -0,13 В; = +0,80 В;

;

.

  Поскольку ЕAg>EPb, то на серебряном электроде будет протекать процесс восстановления, он будет служить катодом, т. е. положительным полюсом элемента

Ag+ + 1 = Ag.

  Свинцовый электрод будет анодом и соответственно отрицательным полюсом гальванического элемента, на котором будет протекать процесс окисления

Pb = Pb2+ + .

  Находим ЭДС элемента, как разницу потенциалов катода (ЕК) и анода (ЕА)

ЭДС = ЕК – ЕА = EAg – EPb = 0,741-(-0,189) = 0,93 B.

  Составим схему гальванического элемента:

.

  Пример 2. Исходя из значений стандартных электродных потенциалов и Δ укажите, можно ли в гальваническом элементе осуществить следующую реакцию:

.

  Решение. Составим уравнения электродных процессов и схему гальванического элемента, работающего по этой реакции:

анодный процесс:  Fe0 – = Fe2+;

катодный процесс: Cd2+ + = Cd°.

  В гальваническом элементе отрицательным будет железный электрод, а положительным – кадмиевый.

Схема гальванического элемента:

  Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов, ЭДС этого  гальванического элемента

ЭДС = .

  Изменение энергии Гиббса Δи ЭДС элемента связано соотношением Δ,

где n – число электронов, принимающих участие в реакции;

  F – постоянная Фарадея (96500 Кл);

  ΔE – ЭДС гальванического элемента.

Следовательно: Дж⋅моль-1.

  Так как < 0, то данную реакцию в гальваническом элементе можно осуществить. Реакция в направлении 1 протекает самопроизвольно.

  Пример 3. Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе водного раствора хлорида натрия с инертными электродами.

  Решение. В окислительно-восстановительных процессах, происходящих на электродах при электролизе растворов, кроме ионов электролита принимает участие вода.

  Из нескольких возможных процессов на электроде будет протекать тот, осуществление которого, сопряжено с минимальной затратой энергии. Это означает, что на катоде будут восстанавливаться окисленные формы систем, имеющие наибольшие электродные потенциалы, а на аноде будут окисляться восстановленные формы систем с наименьшими электродными потенциалами.

  Схема электролиза водного раствора NaCl.

  На катоде можно ожидать следующие реакции восстановления:

Na+ + Na°  ;

2H2O + H2 + 2OH - ,

так как , то на катоде будет происходить процесс электрохимического восстановления воды.

  На аноде можно ожидать следующие реакции окисления:

2Cl– – Cl2; Е0l = +1,36В;

2H2O – O2 + 4H+; Е02 =+2,42В.

  Е02  более положителен, чем Е01, поэтому на аноде происходит окисление анионов хлора.

  Суммарное уравнение электролиза:

2H2O + 2Cl– = H2 + Cl2 + 2OH–.

  Пример 4. При электролизе водного раствора AgNO3 с инертными электродами в течение 25 мин при силе тока 3А на катоде выделилось 4,8 г серебра. Напишите электронные уравнения электродных процессов и рассчитайте выход по току.

Решение. При электролизе водного раствора AgNO3 с инертными электродами (платина, графит) на электродах протекают следующие процессы:

(–) катод:  Ag+ + e = Ago;

(+) анод:  2H2O – 4e = O2 + 4H+.

  По закону Фарадея рассчитаем массу выделившегося серебра

,  ;

.

  Для характеристики истинного количества вещества, выделившегося на электроде, введено понятие выход по току η, выраженное в процентах

.

  Пример 5. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадёт в кислую среду. Составьте схему гальванического элемента, работающего при коррозии металла.

  Решение. Из таблицы стандартных электродных потенциалов находим значение В и В. Хром более активный металл и в образующейся гальванической паре будет анодом, а медь будет служить катодом. Хромовый анод растворяется, а на медном катоде выделяется водород:

анодный процесс:  Cr0 – = Cr3+;

катодный процесс (Cu):  2H+ + = H2.

  Схема работающего гальванического элемента:

.

Вариант 1

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. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия. Составьте электродные уравнения анодного и катодного процессов. Составьте электродные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе раствора KBr. Какая масса вещества выделится на катоде и аноде, если электролиз проводить в течение 1 ч 35 мин при силе тока 15А.

Вариант 2