Задачи
.pdf209
5. Какие металлы в гальванических парах – Mn-Be; Bi-Te являются анодом, какие – катодом? Какие процессы будут происходить в случае коррозии, если электролитом будет:
а) вода; б) разбавленная азотная кислота?
Составить уравнения происходящих процессов.
Вариант 16
1. Какие процессы будут происходить у электродов ГЭ, составленного из пластинок Mn и Bi, погруженных – первая в 0,1 М раствор Mn(NO3)3, а вторая в 2 М раствор Bi(NO3)3. Составить схему гальванического элемента. Рассчитать ЭДС этого элемента.
E 0 |
2 + = −1,17 Â ; |
E 0 |
3+ = 0,22 Â . |
Mn / Mn |
|
Bi / Bi |
|
2. Рассчитать ЭДС ГЭ, в котором электрический ток возникает в результате реакции (электроды платиновые):
KMnO4 + HCl = KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O.
Подобрать коэффициенты в уравнении. Составить схему ГЭ, написать электродные процессы, если
E 0 |
2 + |
/ MnO |
= 1,51 Â ; |
ECl0 |
2 |
/ 2Cl = 1,36 Â . |
Mn |
|
4 |
|
|
3.Раствор хлорида магния MgCl2 подвергался электролизу в течение часа при силе тока 5 А. Какие ионы разряжались при этом у катода и анода? Какие продукты и в каком количестве образовались?
4.Составить схему электролиза:
а) в расплаве Са(ОН)2 ; б) в растворе Са(ОН)2 – с нерастворимыми электродами; в) в растворе NiCl2 ;
г) в растворе Cd(NO3)2 – c |
растворимым и нерастворимым анодами. |
Будет ли наблюдаться поляризация? Какая? Составить уравнения проис- |
|
ходящих процессов. |
|
5. Какая коррозия будет наблюдаться при контакте: |
|
а) Zn + O2 → ; |
б) Zn + H2SO4 → ; |
в) Zn + CuSO4 + H2SO4 → .
Составить уравнения происходящих реакций. В каком случае цинк будет корродировать быстрее? Объяснить.
Вариант 17
1. Какие процессы имеют место у электродов кадмиевого концентрационного ГЭ, если у одного из электродов концентрация ионов Cd2+ равна 1 моль/л, а у другого – 0,0001 моль/л. Составить схему гальванического элемента. В каком направлении движутся электроны во внешней цепи? Какова ЭДС этого элемента? ECd0 / Cd 2 + = −0,40 Â .
2. Как должны быть составлены схемы ГЭ, чтобы в них протекали реак-
ции:
а) Al + Bi(NO3)3 → Bi + Al(NO3)3 ; E Al0 |
/ Al 3+ = 1,66 Â ; |
|
|
210 |
|
|
б) Be + 2HCl → BeCl2 + H2 |
; |
E Bi0 |
/ Bi 3+ |
= 0,22 Â ; |
в) Bi3+ + 3H0 → Bi0 + 3/2H20 |
; |
EBe0 |
/ Be 2 + |
= 1,85 Â . |
Чему будет равна ЭДС этих реакций? Составить уравнения электродных процессов.
3.Какие процессы происходят у электродов при электролизе сульфата никеля, если оба электрода сделаны из никеля? Как изменится вес анода после пропускания тока силой 5 А в течение 1 часа?
4.Составить схему электролиза:
а) в растворе MgI2 ;
б) в расплаве MgI2 – c нерастворимыми электродами; в) в растворе H2SO4 ;
г) в растворе ZnCl2 - с растворимым и нерастворимым анодами.
Какая возможна поляризация? Составить схемы протекающих процессов. 5. Анодным или катодным покрытием являются хром и висмут для желе-
за? Составить уравнения процессов коррозии, если электролит: а) вода; б) соляная кислота.
Вариант 18
1. На основании стандартных электродных потенциалов определить, в каком гальваническом элементе ЭДС будет больше:
а) Ni/Ni2+ ║ Al3+/Al или б) Со/Со2+ ║ Al/Al3+ ?
Определить знаки электродов. Составить электродные и молекулярные уравнения.
E 0 |
2 + = −0,25 Â ; |
E 0 |
3+ = −1,66 Â . |
Ni / Ni |
|
Al / Al |
|
2. Как должны быть составлены цепи ГЭ, чтобы в них протекали реак-
ции?
а) Mn + CdSO4 = MnSO4 + Cd ; |
EMn0 |
/ Mn 2 + = −1,17 Â ; |
б) Cu2+ + H2 = Cu + 2H+ ; |
ECu0 |
/ Cu 2 + = 0,34 Â ; |
в) Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ; |
EZn0 |
/ Zn 2 + = −0,76 Â . |
Чему будет равна ЭДС этих реакций (условия нормальные)? 3. Составить схему электролиза:
а) в расплаве КОН ; б) в расплаве CsBr;
в) в растворе CsBr с нерастворимыми электродами;
г) в растворе FeSO4 – с растворимым и нерастворимым анодами.
Какие поляризационные процессы возможны? Составить уравнения происходящих процессов.
4.Определить, чему равна эквивалентная масса кадмия, если для выделения 1 г кадмия из раствора кадмиевой соли надо пропустить через раствор 1717 Кулонов.
5.Указать, какая коррозия будет наблюдаться при контакте:
а) Mg + Cl2 → ; |
б) Mg + HCl(г)→ ; |
|
211 |
в) Mg – Be + H2SO4(р)→ ; |
г) Al + CuSO4 + H2SO4(р) → . |
Составить уравнения происходящих реакций.
Вариант 19
1.Никелевые пластинки опущены в растворы NiSO4 с концентрациями С1 = 1 М и С2 = 0,0001 М при 25° С. Какой это ГЭ? Составить схему этого ГЭ и уравнения происходящих реакций. Определить ЭДС этого элемента, если
E0Ni/Ni2+ = -0,25 В.
2.Как должны быть составлены ГЭ, чтобы в них протекали реакции?
а) Al + Bi(NO3)3 = Al(NO3)3 + Bi; |
E Al0 |
/ Al 3+ |
= −1,66 |
 ; |
ECu0 |
/ Cu 2 + |
= 0,34 Â |
; |
б) Al + 3H+ = Al3+ + 3/2H2; |
E Bi0 |
/ Bi 3+ |
= 0,22 Â |
; |
E Ni0 |
/ Ni 2 + |
= −0,25 Â |
; |
в) Ni + CuSO4 = Cu + NiSO4.
3. Составить схему электролиза: а) в расплаве KBr ;
б) в растворе KBr - с нерастворимыми электродами;
в) в растворе AuCl3 с растворимым и нерастворимым анодами.
Какая может быть поляризация при этом? Составить уравнения происходящих процессов.
4.Сколько разложится воды при пропускании через раствор Na2SO4 тока силой 5 А в течение 1 часа?
5.Указать тип коррозии при контакте:
а) Al + Cl2 → ; |
б) Al + H2SO4(р-р) → ; |
в) Al + СuSO4 + H2SO4 → ; |
г) Al/Hg + O2 +H2O → . |
Составить уравнения реакций. В каком случае алюминий корродирует быстрее?
Вариант 20
1.Определить электродный потенциал у металлов Mg и Sb по водородному электроду. Составить схемы гальванических элементов, уравнения электродных процессов, ионные и молекулярные уравнения реакции. Определить
знаки электродов. ЭДС ГЭ соответственно равны: Е1 = 2,37 В и Е2 = 0,20 В (условия стандартные).
2.Определить, какой из металлов Mg, Sb или Sn лучше взаимодействует с разбавленной азотной кислотой. Ответ дать на основании расчета ЭДС ГЭ, со-
ставленных по реакции Me + HNO3(разб). → . Составить схему гальванического элемента, уравнения электродных процессов, ионные и молекулярные уравнения.
EMg0 |
/ Mg 2 + |
= −2,36 Â |
; |
ESb0 |
/ Sb 3+ |
= 0,20 Â ; |
ESn0 |
/ Sn 2 + = −0,14 Â ; |
||||
E |
0 |
− |
/ NO |
= 0,957 Â |
; |
E |
0 |
− |
/ NH |
= 0,87 Â . |
|
|
|
NO3 |
|
|
|
NO3 |
4 |
|
|
||||
3. Составить схему электролиза: а) расплава СаН2 ;
б) раствора Ва(ОН)2 – с нерастворимыми электродами; в) раствора Mg(NO3)2 ;
г) раствора Sn(NO3)2 c растворимым и нерастворимым анодами.
212
Какая будет наблюдаться поляризация? Составить уравнения происходящих реакций.
4.Вычислить время, необходимое для выделения 10 г Cu из раствора CuSO4 при пропускании тока 10 А.
5.Магниевая пластинка помещена:
а) в атмосферу Cl2; б) в раствор Н2SO4;
в) в раствор CuSO4 + H2SO4; г) в раствор Н2О + NaCl.
Составить уравнения происходящих реакций. В каком случае коррозия магния будет происходить интенсивнее? Каким будет характер коррозии в каждом случае?
Вариант 21
1.Составить схемы двух элементов, в одном из которых олово являлось бы анодом, в другом – катодом. Написать соответствующие уравнения реакций, происходящих при работе этих ГЭ и рассчитать их ЭДС (условия стандартные).
2.Указать, какие из реакций возможны:
а) Zn + H2SO4(р-р) → ; |
EZn0 |
/ Zn 2 + |
= −0,76 Â ; |
|
|
||
б) Zn + MgCl2( - |
) → ; |
E 0 |
|
2 + = −2,31 Â |
; |
|
|
р р |
|
Mg / Mg |
|
|
|
|
|
в) Cu + HgSO4(р-р) → ; |
E Hg0 |
/ Hg 2 + |
= 0,85 Â ; |
ECu0 |
/ Cu 2 + = 0,34 Â ; |
||
г) Zn + NiSO4(р-р) → ; |
E Ni0 |
/ Ni 2 + |
= −0,25 Â . |
|
|
||
Для подтверждения определить ЭДС для каждой реакции. 3. Составить схему электролиза:
а) расплава KI ;
б) раствора KI – с нерастворимыми электродами; в) раствора KNO3 с цинковым анодом;
г) раствора ZnSO4 с растворимым и нерастворимым анодами.
Какая поляризация будет наблюдаться при этом? Составить уравнения происходящих реакций.
4.Ток силой 5 А проходил в течение 1 часа через разбавленный раствор серной кислоты. Вычислить массу разложившейся воды и объем водорода и кислорода на электродах (условия нормальные).
5.Какая коррозия будет наблюдаться при контакте:
а) Со + О2 → ; б) Со + Н2SO4(р-р) → ;
в) Со-Cu + Н2SO4(р-р) → .
Составить уравнения реакций.
Вариант 22
1.Определить, какой из электродов будет отрицательным в паре Со/Со2+
иВе/Ве2+. Составить схему ГЭ, написать уравнения происходящих реакций и определить ЭДС этого элемента, если:
ECo0 / Co 2 + ; E Be0 / Be 2 + .
2. Как должны быть составлены цепи ГЭ, чтобы в них протекали реакции:
213 |
|
|
|
|
|
|
|
|
а) Be + MnSO4 = BeSO4 + Mn ; |
|
|
|
E Be0 |
/ Be 2 + |
= −1,85 Â |
; |
|
б) Bi3+ +3/2H2 = Bi + 3H+; |
E Bi0 |
/ Bi 3+ = 0,22 Â |
; ECu0 |
/ Cu 2 + |
= 0,34 Â |
; |
||
в) Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag; |
E Ag0 |
/ Ag + = 0,80 Â |
; EMn0 |
/ Mn 2 |
+ = −1,17 Â . |
|||
Чему будет равна ЭДС этих реакций (условия стандартные)? Составить уравнения электродных процессов.
3. Составить схему электролиза: а) в расплаве BeCl2 ;
б) в растворе Be(NO3)2 – c нерастворимыми электродами; в) в растворе Be(NO3)2 c кобальтовым анодом;
г) в растворе CoCl2 с растворимым и нерастворимым анодами.
Какая будет наблюдаться поляризация при этом? Составить уравнения происходящих процессов.
4.Вычислить время, необходимое для выделения 1 г железа из раствора соли Fe2(SO4)3, если электролиз проводится током 10 А.
5.Анодным или катодным покрытием является кобальт и бериллий для железа. Составить уравнения процессов коррозии, если электролит:
а) вода; б) разбавленная серная кислота.
Вариант 23
1. Какие процессы имеют место у электродов серебряного концентрационного ГЭ, если у одного из электродов концентрация ионов равна 1 моль/л, а у другого – 10 -4 моль/л. Составить схему гальванического элемента. Определить знаки зарядов электродов, направление движения электронов во внешней цепи.
Какова ЭДС этого элемента? E Ag0 / Ag + = 0,80 Â .
2. Как должны быть составлены схемы ГЭ, чтобы в них протекали реак-
ции:
а) Ni +2AgNO3 → Ni(NO3)2 + 2Ag ; |
E Ni0 |
/ Ni 2 + = −0,25 Â ; |
б) Ni + 2H+ → Ni2+ + H2 ; |
|
/ Ag + = 0,80 Â . |
в) 2Ag+ + H2 → 2Ag + 2H+ ; |
E Ag0 |
Чему будет равна ЭДС этих реакций (условия стандартные)? Составить уравнения электродных процессов.
3. Составить схему электролиза: а) расплава NiCl2 ;
б) раствора NiCl2 - с угольными электродами; в) раствора AgNO3 ;
г) раствора AgNO3 с растворимым и нерастворимым анодами.
Какая будет наблюдаться поляризация при этом? Составить уравнения происходящих процессов.
4. Сколько серебра выделится при пропускании через раствор AgNO3 тока 8 А за 15 мин?
214
5. Анодным или катодным покрытием является никель и серебро для железа. Составить уравнения процессов коррозии, если электролит – соляная кислота.
Вариант 24
1.Определить, какой из электродов будет отрицательным в паре Mn/Mn2+
иBi/Bi3+. Составить схему ГЭ. Определить ЭДС этого элемента, если каждый из
металлов опущен в раствор соли с концентрациями С1 = 0,1 М и С2 = 3 М соответственно. Сравнить ЭДС этой цепи с ЭДС ГЭ, образованного нормальными электродами этих же металлов.
E 0 |
2 + = −1,17 Â ; |
E 0 |
3+ = 0,22 Â . |
Mn / Mn |
|
Bi / Bi |
|
2. Как должны быть составлены цепи ГЭ, чтобы в них протекали реакции:
а) Mn + NiSO4 = MnSO4 + Ni ; |
EMn0 |
/ Mn 2 + = −1,17 Â ; |
|
б) Mn + 2H+ = Mn2+ + H2 ; |
E Ni0 |
/ Ni 2 + = −0,25 Â ; |
|
в) Ni + HgSO4 = NiSO4 + Hg ; |
E Hg0 |
/ Hg 2 + = 0,79 Â . |
|
Чему будет равна ЭДС этих реакций (условия нормальные)? 3. Составить схему электролиза:
а) в расплаве KBr ;
б) в растворе KBr – с нерастворимыми электродами; в) в растворе KNO3 с медным анодом;
г) в растворе CuSO4 с растворимым и нерастворимым анодами.
Какая будет наблюдаться поляризация? Составить уравнения происходящих процессов.
4.При электролизе раствора нитрата хрома (III) за 10 минут на катоде выделилось 0,26 г Cr. Какова была сила тока?
5.Анодным или катодным покрытием является хром для цинка, цинк для железа? Составить уравнения процессов коррозии, если электролит – вода.
Вариант 25
1.Определить нормальный электродный потенциал у металлов никеля и висмута по водородному электроду. Составить схему гальванического элемента, уравнения электродных процессов, ионные и молекулярные уравнения, если
ЭДС ГЭ соответственно равны Е1 = 0,25 В и Е2 = 0,23 В. Поставить знаки у электродов и показать направление движения электронов.
2.Определить, какой из металлов – кальций, никель или висмут будет
лучше взаимодействовать с разбавленной HNO3. Ответ дать на основании значений ЭДС ГЭ, составленных по реакции Ме + HNO3 → . Составить электродные процессы, ионные и молекулярные уравнения.
E 0 |
|
2 + |
= −2,81 Â ; |
E 0 |
2 + = −0,23 Â ; |
E 0 |
3+ = −0,32 Â ; |
Ca / Ca |
|
+ = 0,87 Â . |
Ni / Ni |
|
Bi / Bi |
|
|
E 0 − |
/ NH |
|
|
|
|
||
NO3 |
4 |
|
|
|
|
||
3. Составить схему электролиза: а) в расплаве Mg(OH)2 ;
б) в растворе MgCl2 – с угольными электродами;
215
в) NiSO4 с растворимым и нерастворимым анодами.
Какие поляризационные процессы возможны? Составить уравнения происходящих процессов.
5. Какие металлы в гальванических парах Ni-Bi, Zn-Cu являются анодом, какие – катодом? Какие процессы будут происходить в случае коррозии, если электролитами будут вода и раствор Н2SО4?
Чему будет равна ЭДС этих реакций (условия нормальные)? 3. Составить схему электролиза:
а) в расплаве KBr ;
б) в растворе KBr – с нерастворимыми электродами; в) в растворе KNO3 с медным анодом;
г) в растворе CuSO4 с растворимым и нерастворимым анодами.
Какая будет наблюдаться поляризация? Составить уравнения происходящих процессов.
216
ЛИТЕРАТУРА
Учебники:
1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высш. шк., 2001.
2.Зайцев О.С. Общая химия. – М.: Химия, 1990.
3.Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Высш. шк.,2006.
4.Суворов А.В.,Никольский А.Б.Общая химия. – СПб.: Химия 1997.
5.Угай А.Е. Общая и неорганическая химия. – М.: Высш. шк., 2004.
6.Чикин Е.В. Химия: Учебное пособие – Томск: ТУСУР. 2005.
Задачники:
1.Адамсон Б.И., Гончарук О.Н. и др. Задачи и упражнения по общей химии: учебное пособие. – М.: Высш. шк., 2004.
2.Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: учебное пособие для вузов – М.: Интеграл-Пресс, 2002.
3.Картушинская А.И. и др. Сборник задач по химической термодинамике. Под ред. А.Г. Стромберга – М.: Высш. шк., 1973.
4.Любимова А.Б. Вопросы и задачи по общей и неорганической химии. –
М.: Высш. шк., 1990.
5.Романцева Л.М. и др. Сборник задач и упражнений по общей химии. –
М.: Высш. шк., 1990.
217
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Физико-химические константы
Постоянная Авогадро |
|
NA = 6,0221367ּ10 23 моль-1 |
||
Атомная единица массы |
1 а.е.м. = 1,6605402ּ10 -27 кг |
|||
1 а.е.м. = 1 m(12C) = m |
||||
|
|
|
а.е.м. |
|
12 |
|
|
||
|
|
|
||
Постоянная Фарадея |
|
F = 96 485,309 Кл/моль |
||
|
|
|||
Универсальная газовая постоянная |
R = 8,314510 Дж/(мольּК) |
|||
|
|
|||
Постоянная Больцмана R /NA |
k = 1,380658ּ10 -23 Дж/К |
|||
|
|
|||
Молярный объем идеального газа RT/p |
Vm = 22,414ּ10-3 м–3 /моль |
|||
при нормальных условиях |
||||
(Т = 273,15 К, р = 101 325 Па) |
|
|||
|
|
|||
Постоянная Лошмидта NA / Vm |
n0 = 2,686763ּ10 -25 м –3 |
|||
|
|
|
|
|
Приложение 2
Относительные электроотрицательности элементов по Полингу
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Li |
Be |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
C |
N |
O |
F |
1,0 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
Na |
Mg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Al |
Si |
P |
S |
Cl |
0,9 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
1,8 |
2,1 |
2,5 |
3,0 |
K |
Ca |
Sc |
Ti |
V |
Cr |
Mn |
Fe |
Co |
Ni |
Cu |
Zn |
Ga |
Ge |
As |
Se |
Br |
0,8 |
1,0 |
1,3 |
1,5 |
1,6 |
1,6 |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
1,6 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,4 |
2,8 |
Rb |
Sr |
Y |
Zr |
Nb |
Mo |
Tc |
Ru |
Rh |
Pd |
Ag |
Cd |
In |
Sn |
Sb |
Te |
I |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
1,9 |
2,2 |
2,2 |
2,2 |
1,9 |
1,7 |
1,7 |
1,8 |
1,8 |
2,1 |
2,5 |
Cs |
Ba |
La- |
Hf |
Ta |
W |
Re |
Os |
Ir |
Pt |
Au |
Hg |
Tl |
Pb |
Bi |
Po |
At |
0,7 |
0,9 |
Lu |
1,3 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
2,2 |
2,2 |
2,2 |
2,4 |
1,9 |
1,8 |
1,9 |
1,9 |
2,0 |
2,2 |
|
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
218
Приложение 3
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева