Чалова Химия
.pdf91
ответить, каково направление перехода электронов при контакте цинка с медью;
какой из металлов является анодным и какой – катодным участком;
составить уравнение анодной реакции
Zno – 2e → … |
(1) |
ответить, образующиеся ионы цинка остаются на металле или переходят в среду электролита;
ответить, может ли «принимать электроны» металлическая медь;
ответить, какие вещества являются основными окислителями в окружающей среде;
на каком металле (участке) протекает процесс восстановления;
составить уравнение катодной реакции с водородной деполяризацией:
H+ + … → H2 + … (pH≤7) |
(2) |
составить суммарное уравнение коррозии цинка водой, объединив уравнения анодной (1) и катодной (2) реакций с учетом коэффициентов электронного баланса:
Zn + 2H+ → …;
рассчитать ЭДС реакции коррозии цинка водой в кислой среде, возможна ли она;
составить уравнение катодной реакции с кислородной деполяризацией:
O2 + … → … |
(pH≤7) |
(3) |
составить суммарное уравнение коррозии цинка кислородом в водной среде, объединив уравнения анодной (1) и катодной (3) реакций с учетом коэффициентов электронного баланса:
Zn + O2 + H+ → … ;
рассчитать ЭДС реакции коррозии цинка кислородом в кислой водной среде, возможна ли она;
ответить, в каком направлении перемещаются в среде электролита положительно и отрицательно заряженные ионы;
составить краткую схему записи образующегося коррозионного гальванического элемента;
составить рисунок и объяснить принцип «работы» коррозионного гальвани-
ческого элемента өZn|O2, H2O, H2SO4|Cu ;
ответить, какие вторичные процессы коррозии могут протекать в данной системе;
отметить, изменилась ли поверхность медной проволоки в результате процесса;
ответить, что такое «наводораживание»;
сделать вывод, какой из металлов в контактной паре подвергается коррозии.
Опыт 3. Коррозия оцинкованного и омедненного железа.
В две пробирки налить до половины дистиллированной воды и добавить 3 капли 2Н раствора серной кислоты и красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] (индикатор – чувствительный реактив на ион Fe2+, который в его присут-
92
ствии даёт интенсивное синее окрашивание). Приготовленные растворы перемешать. В одной из железных скрепок закрепить кусочек цинка, в другой – кусочек меди. Опустить каждую из контактных пар в отдельную приготовленную пробирку;
отметить, в какой пробирке появляется и усиливается синяя окраска, свидетельствующая о накоплении ионов железа (II);
сравнить, в какой пробирке происходит более интенсивное выделение газа, на каком металле;
ответить, в какой пробирке происходит помутнение раствора.
а) Электрохимическая коррозия цинка в контактной паре с железом
сравнить значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов (табл.3 приложения)
Zno 2 / Zno |
…; |
Feo 2 / Feo |
…; |
ответить, какой из металлов - Zn или Fe - является более активным восстановителем;
какой из металлов является анодным и какой – катодным участком;
составить уравнения анодной реакции:
Zno - 2e → … (процесс…); (1)
составить уравнение катодной реакции с водородной деполяризацией:
H2O + … → H2 + … (pH≥7, процесс…); (2)
составить суммарное уравнение коррозии цинка водой, объединив уравнения анодной (1) и катодной (2) реакций с учетом коэффициентов электронного баланса:
Zn + H2O → …;
составить уравнение катодной реакции с кислородной деполяризацией:
O2 + H2O → … (pH≥7, процесс…); (3)
составить суммарное уравнение коррозии цинка кислородом в водной среде, объединив уравнение анодной (1) и катодной (3) реакций с учетом коэффициентов электронного баланса:
Zn + O2 + H2O → …;
составить рисунок и объяснить механизм электрохимической коррозии цинка в контактной паре с железом;
ответить, какие вторичные процессы коррозии могут протекать в данной системе;
ответить, как «наводораживание железа» влияет на механические свойства железа
б) Электрохимическая коррозия железа в контактной паре с медью
Cравнить значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов (табл.3 приложения);
Feo 2 / Feo |
…; |
Cuo |
2 / Cuo |
…; |
93
ответить, какой из металлов - Fe или Cu - является более активным восстановителем;
какой из металлов является анодным и какой – катодным участком;
составить уравнение анодной реакции:
Feo - 2e → … (процесс…); (1)
составить уравнение |
катодной реакции с водородной деполяризацией: |
H2O |
+ … → H2 + … (pH≥7, процесс…); (2) |
составить суммарное уравнение коррозии железа водой, объединив уравнения анодной (1) и катодной (2) реакции с учетом коэффициентов электронного баланса:
Fe + H2O → …;
рассчитать ЭДС реакции коррозии железа водой в нейтральной среде:
ЭДС o |
2 |
/ H2 |
o о |
2 |
…; |
H2O |
|
Fe |
|
/ Fe |
составить уравнение катодной |
реакции с кислородной деполяризацией: |
|
O2 + H2O + |
… → … (pH≥7, процесс…); |
(3) |
составить суммарное уравнение коррозии железа кислородом в водной среде, объединив уравнения анодной (1) и катодной (3) реакций с учетом коэффициентов электронного баланса:
Fe + O2 + H2O → ….;
составить рисунок, объяснить механизм электрохимической коррозии железа в контактной паре с медью;
составить краткую схему образующегося коррозионного гальванического элемента;
ответить, какие вторичные процессы коррозии могут протекать в данной системе;
составить уравнение окисления гидроксида железа (II):
Fe(OH)2 + O2 + H2O → …;
ответить, какие соединения могут входить в состав ржавчины;
ответить, какое из покрытий - Cu или Zn - называют анодным; какое – катодным;
какое из покрытий – анодное или катодное – защищает железо от коррозии даже после разрушения покрытия.
Опыт 4. Электролиз водного раствора иодида калия
В U-образную трубку налить раствор иодида калия. В оба колена добавить 4-5 капель фенолфталеина, опустить графитовые электроды, присоединить последние к блоку питания. Пропустить ток.
Отметить внешние изменения в растворе около электродов;
объяснить, выделение газа и появление малиновой окраски около одного электрода и желто-бурой окраски – около другого электрода;
составить уравнение электрохимической диссоциации иодида калия в водном растворе:
KI → …;
94
ответить, какая среда – кислая, нейтральная или щелочная – в растворе KI;
составить уравнение электролитической диссоциации воды;
ответить, какие ионы перемещаются к отрицательно заряженному электроду и какие – к положительно заряженному электроду;
используя значения окислительно-восстановительных потенциалов, выбрать наиболее сильный окислитель и наиболее сильный восстановитель;
составить уравнение катодного процесса восстановления окислителя, харак-
теризующегося наибольшим окислительно-восстановительным потенциалом
возможные окислители: |
K+; H+2O |
< Ho |
|
|
Ko |
/ K 2,9 |
2O / H2 |
0,41; (pH=7); |
|
катодная реакция: |
H2O + … → H2 + …; |
|||
составить уравнение анодного процесса окисления восстановителя, характеризующегося наименьшим окислительно-восстановительным потенциалом:
возможные восстановители |
|
I-; |
HOH |
< Oo |
|
|
|
|
o |
|
0,54 |
/ H |
O 0,82 ; (pH=7); |
||
|
I2 / I |
|
|
|
2 |
2 |
|
анодная реакция: |
I- → |
|
…; |
|
|
|
|
составить суммарное уравнение электролиза водного раствора KI, объединив уравнения катодной и анодной реакции с учетом коэффициентов электронного баланса:
H2O |
+ |
- |
электролиз |
+ I2 + … (ионное уравнение); |
I |
H2 |
|||
H2O |
+ |
|
электролиз |
+ I2 + … (молекулярное уравнение); |
KI H2 |
||||
рассчитать минимальный потенциал разложения (без учета перенапряжения), необходимый для протекания электролиза иодида калия;
ответить, какие металлы не выделяются на катоде при электролизе водных растворов их солей.
Опыт 5. Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с инертными электродами
В U-образную трубку налить раствор сульфата меди(II), опустить в него графитовые электроды и пропустить электрический ток через выпрямитель.
Отметить, какие изменения происходят на электродах;
составить уравнения электролитической диссоциации CuSO4 и H2O:
CuSO4 |
.... ; |
H2O |
…; |
отметить, какая среда в растворе CuSO4;
ответить, какие ионы в растворе перемещаются к отрицательно заряженному и какие – к положительно заряженному электроду;
выбрать окислитель, характеризующийся наибольшим значением окисли- тельно-восстановительного потенциала:
o |
2 |
/ Cu |
o …; |
o |
…; |
Cu |
|
|
H |
/ H2O |
95 |
|
составить уравнение катодной реакции: |
|
Cu2+ + … → |
(процесс …); |
выбрать восстановитель, характеризующийся наименьшим значением окис- лительно-восстановительного потенциала:
So |
O2 |
/ SO2 2,0B ; |
Oo2 / H2O |
1,23B ; |
2 |
8 |
4 |
|
|
составить уравнение анодной реакции: |
|
|
||
H2O … → O2 + |
… |
(процесс …); |
||
составить суммарное уравнение электролиза раствора сульфата меди (II), объединив уравнения катодной и анодной реакций, с учетом коэффициентов электронного баланса:
Cu2+ + H2O → O2 + … + …;
рассчитать минимальный потенциал разложения (без учета перенапряжения), необходимый для проведения электролиза водного раствора сульфата меди (II);
ответить, какие металлы можно восстановить на катоде, при электролизе водных растворов их солей;
каковы области практического использования электролиза расплавов и водных растворов солей с инертными электродами.
Опыт 6. Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с активным медным анодом
Поменять местами электроды (опыт 5), вследствие чего анод окажется омеднённым. Снова пропустить электрический ток.
Отметить, какие изменения происходят на электродах;
составить уравнения электролитической диссоциации CuSO4 и H2O:
CuSO4 
…;
H2O 
…;
составить уравнение гидролиза и ответить, какая среда в растворе CuSO4;
выбрать окислитель, характеризующийся наибольшим значением окисли- тельно-восстановительного потенциала (табл.3 приложения):
o 2 |
/ Cu |
o …; |
o |
|
|
…; |
Cu |
|
H |
|
/ H2O |
|
|
составить уравнение катодной реакции: |
|
|
|
|||
Cu2+ |
+ |
… → |
|
|
(процесс …); |
|
выбрать восстановитель, характеризующийся наименьшим значением окис- лительно-восстановительного потенциала:
o |
|
2 |
/ SO |
2 2,0B ; Oo |
/ H |
O 1,23B ; |
|
S O |
|
|
2 |
2 |
|
||
2 |
8 |
4 |
|
|
|
||
составить уравнение анодной реакции:
Cuo - …
Cuo |
2 / Cuo |
0,34 В; |
(процесс …);
составить суммарное уравнение электролиза раствора сульфата меди (II) с активным медным анодом, объединив уравнения катодной и анодной реакций:
96
Cu2+(кат.) + Cuo(ан.) → …;
ответить, каковы области практического использования электролиза водных растворов солей с активным анодом.
Контрольные тестовые задания по теме «Электрохимические процессы»
Задание 6.1.1
Для гальванического элемента Zn|ZnSO4||Pb(NO3)2|Pb составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 1,268; 2) –1,268; 3) +0,634; 4) –0,634; 5) 6,34.
Задание 6.1.2
Для гальванического элемента Fe|FeCl2||NiSO4|Ni составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) –0,19; 2) 0,19; 3) –0,38; 4) 0,38; 5) 3,8.
Задание 6.1.3
Для гальванического элемента Co|CoSO4||CuSO4|Cu составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 6,17; 2) –0,617; 3) 0,617; 4) 1,34; 5) –1,34.
Задание 6.1.4
Для гальванического элемента Mg|MgCl2||FeSO4|Fe составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 1,923; 2) –1,923; 3) ; 4) ; 5) .
Задание 6.1.5
Для гальванического элемента Al|AlCl3||CoCl2|Co составить уравне ния анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 1,383; 2) –1,383; 3) 1,937; 4) –1,937; 5) 0,97.
Задание 6.1.6
Для гальванического элемента Ni|NiSO4||BiCl3|Bi составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) –0,05; 2) 0,05; 3) –0,45; 4) 0,45; 5) 0,90.
Задание 6.1.7
Для гальванического элемента Mn|MnCl2||ZnSO4|Zn составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 1,94; 2) –1,94; 3) 0,97; 4) 0,42; 5) –0,42.
Задание 6.1.8
Для гальванического элемента Cd|CdCl2||SnCl2|Sn составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 0,539; 2) –0,267; 3) 0,267; 4) –0,539; 5) 1,78.
97
Задание 6.1.9
Для гальванического элемента Pb|Pb(NO3)2||CuSO4|Cu составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 0,463; 2) –0,463; 3) 0,211; 4) –0,211; 5) 0,422.
Задание 6.1.10
Для гальванического элемента Cu|CuCl2||AgNO3|Ag составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 1,136; 2) –1,136; 3) 0,674; 4) –0,462; 5) 0,462.
Задание 6.1.11
Для гальванического элемента Ag|AgNO3||AuCl3|Au составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 0,699; 2) –0,699; 3) 0,799; 4) –0,462; 5) 0,462.
Задание 6.1.12
Для гальванического элемента (Pt)H2|HCl||AgNO3|Ag составить урав нения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 0,799; 2) –0,799; 3) 0; 4) 1,598; 5) –1,598.
Задание 6.1.13
Для гальванического элемента Mg|MgCl2||CuSO4|Cu составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 2,026; 2) –2,026; 3) 2,7; 4) –2,7; 5) –2,363.
Задание 6.1.14
Для гальванического элемента Al|AlCl3||BiCl3|Bi составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 1,862; 2) –1,8623; 3) 1,462; 4) –1,462; 5) 1,662.
Задание 6.1.15
Для гальванического элемента Zn|ZnSO4||H2SO4|H2(Pt) составить уравнения анодной и катодной реакций, суммарное уравнение. ЭДС в стандартных условиях равна:
Ответы: 1) 0; 2) 0,763; 3) –0,763; 4) 1,526; 5) –1,526.
Задание 6.2.1 Металлы находятся в тесном соприкосновении и погружены в раствор
поваренной соли. Пара, где будет корродировать хром:
Ответы: 1) Cr/Mg; 2) Cr/Fe; 3) Cr/Al; 4) Cr/Ca; 5) Cr/Mn.
Задание 6.2.2 Следующие пары металлов, находящиеся в тесном контакте, погруже-
ны в раствор серной кислоты. Пара, где цинк не будет разрушаться:
Ответы: 1) Zn/Ag; 2) Zn/Cu; 3) Zn/Al; 4) Zn/Fe; 5) Zn/Sn.
98
Задание 6.2.3 Следующие пары металлов находятся в тесном контакте и погружены
в раствор серной кислоты. Пара, где не будет разрушаться железо:
Ответы: 1) Fe/Cu; 2) Fe/Ag; 3) Fe/Zn; 4) Fe/Au; 5) Fe/Pt.
Задание 6.2.4 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор поваренной соли. Железо не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Fe/Cu; 2) Fe/Sn; 3) Fe/Al; 4) Fe/Co; 5) Fe/Ag.
Задание 6.2.5 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Алюминий не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Al/Pb; 2) Al/Sn; 3) Al/Cu; 4) Al/Fe; 5) Al/Mg.
Задание 6.2.6 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Олово не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Sn/Al; 2) Sn/Bi; 3) Sn/Cu; 4) Sn/Ag; 5) Sn/Au.
Задание 6.2.7 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Никель не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Ni/Sn; 2) Ni/Cu; 3) Ni/Bi; 4) Ni/Zn; 5) Ni/Ag.
Задание 6.2.8 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Бериллий не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Be/Zn; 2) Be/Mn; 3) Mg/Be; 4) Co/Be; 5) Be/Sn.
Задание 6.2.9 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Кобальт не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Co/Sn; 2) Co/Pb; 3) Co/Al; 4) Co/Bi; 5) Co/Ag.
Задание 6.2.10 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Марганец не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Mn/Mg; 2) Mn/Fe; 3) Mn/Cu; 4) Mn/Ag; 5) Mn/Sn..
Задание 6.2.11 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Свинец не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Pb/Cu; 2) Pb/Fe; 3) Pb/Hg; 4) Pb/Bi; 5) Pb/Ag.
Задание 6.2.12 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Кадмий не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Cd/Mn; 2) Cd/Cu; 3) Cd/Sn; 4) Cd/Ni; 5) Cd/Pb.
Задание 6.2.13 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Медь не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Cu/Ag; 2) Cu/Au; 3) Cu/Pt; 4) Cu/Ni; 5) Cu/Hg.
99
Задание 6.2.14 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Висмут не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Bi/Cu; 2) Bi/Hg; 3) Bi/Ag; 4) Bi/Au; 5) Bi/Sn.
Задание 6.2.15 Следующие пары металлов, находящиеся в контакте, погружены в
водный раствор. Хром не будет корродировать в паре:
Ответы: 1) Cr/Mn; 2) Cr/Fe; 3) Cr/Sn; 4) Cr/Cu; 5) Cr/Pb`.
Задание 6.3.1 Напишите уравнения электродных процессов и суммарное уравнение
электролиза водного раствора Na2CO3. На электродах разряжаются ио-
ны :
Ответы: 1) Na+ и CO32-; 2) H+ и OH-; 3) H+ и CO32-; 4) Na+ и OH-; 5) Na+, H+ и OH-
Задание 6.3.2 Напишите схему электролиза расплава хлорида натрия. Если подверг-
нуть электролизу 1 моль расплава хлорида натрия, на аноде образуется продукт в количестве, моль:
Ответы: 1) 0,5; 2) 1; 3) 2; 4) 3; 5) 4.
Задание 6.3.3 Составьте схему электролиза раствора нитрата серебра. На катоде вос-
станавливается ион:
Ответы: 1) Ag+; 2) NO3-; 3) H+; 4) OH-; 5) N5+.
Задание 6.3.4 Напишите схему электролиза расплава гидроксида калия. Масса (г)
металла, выделяющегося при электролизе 56 г расплава гидроксида калия, равна:
Ответы: 1) 19; 2) 27; 3) 39; 4) 78; 5) 156.
Задание 6.3.5 Напишите уравнения процессов, протекающих на катоде и на аноде
при электролизе водного раствора бромида натрия; суммарное уравнение электролиза. На катоде и на аноде выделяются продукты:
Ответы: 1) H2 и O2; 2) H2 и Br2; 3) Na и O2; 4) Na и Br2; 5) O2 и Br2.
Задание 6.3.6
При электролизе водного раствора Na2SO4 на электродах выделяются:
Ответы: 1) Na и SO3; 2) H2 и SO3; 3) Na и O2; 4) H2 и O2; 5) Na и H2.
Задание 6.3.7
При электролизе раствора сульфата меди (II) с медным анодом масса катода увеличилась на 3,2 г. С анода в раствор перешло ионов Сu2+, моль:
Ответы: 1) 0,1; 2) 0,01; 3) 0,5; 4) 0,05; 5) 20.
Задание 6.3.8 При электролизе не происходит выделения металла из раствора соли:
Ответы: 1) Ba(NO3)2; 2) AgNO3; 3) Bi(NO3)3; 4) Pb(NO3)2; 5) Hg(NO3)2.
100
Задание 6.3.9 При электролизе водного раствора нитрата алюминия на электродах
выделяются:
Ответы: 1) Al и NO2; 2) Al и O2; 3) H2 и O2; 4) H2 и NO2; 5) Al и H2.
Задание 6.3.10
По окончании электролиза водного раствора AgNO3 в растворе у анода содержится:
Ответы: 1) O2; 2) HNO3; 3) Ag2O; 4) Ag; 5) H2.
Задание 6.3.11 В какой последовательности будут восстанавливаться катионы при
электролизе раствора, содержащего соли одинаковой концентрации а) Cd2+; б) Hg2+; в) Ni2+; г) Cu2+; д) Sn2+. В ответе укажите последова-
тельность буквенных обозначений катионов: Ответы: 1) абвгд; 2) бгдва; 3) двгба; 4) абгдв; 5) бавгд. Задание 6.3.12
Составьте схему электролиза раствора хлорида магния. Суммарный объем (л) газов, выделившихся (при н.у.) при электролизе соли массой 19 г, равен:
Ответы: 1) 13,44; 2) 8,96; 3) 4,48; 4) 2,24; 5) 11,2.
Задание 6.3.13 Напишите уравнения электродных процессов и суммарное уравнение
электролиза водного раствора, содержащего 166 г йодида калия. Масса (г) выделившегося йода равна:
Ответы: 1) 127; 2) 128; 3) 254; 4) 256; 5) 384.
Задание 6.3.14
При электролизе водного раствора NaOH на аноде выделилось 2,8 л кислорода (условия нормальные). Объем водорода, выделившегося на катоде, равен:
Ответы: 1) 2,8; 2) 5,6; 3) 8,96; 4) 11,2; 5) 22,4.
Задание 6.3.15 Напишите уравнения электродных процессов и суммарное уравнение
электролиза водного раствора хлорида калия. На электродах выделятся:
Ответы: 1) K и O2; 2) K и Cl2; 3) H2 и Cl2; 4) H2 и O2; 5) K, H2 и Cl2.
Задание 6.3.16 Объем (л) газа (при н.у.), выделяющегося при электролизе 222 г рас-
плава хлорида кальция равен:
Ответы: 1) 22,4; 2) 44,8; 3) 67,2; 4) 89,6; 5) 100,8.
Задание 6.3.17 Напишите уравнения электродных процессов и суммарное уравнение
электролиза водного раствора Cu(NO3)2. Молярная масса вещества, выделяющегося на катоде при электролизе водного раствора сульфата меди (II), равна:
Ответы: 1) 2; 2) 32; 3) 56; 4) 64; 5) 98.