- •Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации
- •Тема : Способы выражения состава растворов. Приготовление растворов. Теоретический материал к занятию:
- •Формулы перехода от одних способов выражения состава раствора к другим
- •Тема: Способы выражения состава растворов. Приготовление растворов Решение задач
- •Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
- •Тема: Количественный анализ. Теоретический материал к занятию:
- •Домашнее задание:
- •Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
- •Лабораторная работа. Определение массы гидроксида натрия в растворе.
- •Тема: Принципы качественного анализа. Теоретический материал к занятию:
- •Лабораторная работа. Качественные и групповые реакции ионов.
- •Модуль №02.
- •Примеры решения типовых задач Пример 1
- •Пример 2
- •Пример 3.
- •Пример 4.
- •Пример 5.
- •Пример 6.
- •Пример 7.
- •Пример 8.
- •Пример 9.
- •Пример 10.
- •Для реакции
- •Пример 11.
- •Химическая термодинамика. Энергетика химических реакций.
- •Лабораторная работа. Определение стандартной энтальпии реакции нейтрализации.
- •Тема: Химическая кинетика. Теоретический материал к занятию:
- •Истинная скорость (в любой момент времени) определяется первой производной концентрации по времени:
- •Примеры решения типовых задач Пример 1
- •Определите порядок реакции
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Пример 5
- •Для ответа на вопрос а) воспользуемся модифицированым уравнением:
- •Пример 6
- •Пример 7
- •Пример 8
- •Пример 9
- •Пример 10
- •Пример 11
- •Пример 12
- •Лабораторная работа. Определение кинетических характеристик реакции окисления йодид йонов пероксидом водорода. (Оценка практических навыков.)
- •Приготовление реакционной смеси.
- •Проведение измерений при комнатной температуре.
- •Проведение измерений при повышенной температуре.
- •Проведение измерений в присутствии катализатора.
- •Тема: Свойства водных растворов Теоретический материал к занятию:
- •Примеры решения типовых задач Пример 1
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Пример 5
- •Пример 6
- •Пример 7
- •Лабораторная работа. Наблюдение явлений плазмолиза и гемолиза эритроцитов.
- •Свойства растворов
- •Протолитические равновесия и процессы
- •Примеры решения типовых задач
- •Пример 9
- •M(сн3соок)
- •0,0482 Моль/л 0,1 л 98 г/моль
- •Пример 16
- •Пример 20
- •Домашнее задание:
- •Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
- •Тема: Свойства буферных растворов. Лабораторная работа. Свойства буферных растворов, определение буферной емкости.
- •Экспериментальные данные
- •Расчет рН
- •Лигандообменные равновесия и процессы
- •Примеры решения типовых задач
- •Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
- •Изучение реакций комплексообразования с неорганическими лигандами.
- •Редокс-равновесия и редокс-процессы
- •Примеры решения типовых задач Пример 1
- •Пример 2 . Определение направления редокс-процесса в стандартном состоянии
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Пример 5
- •Пример 6
- •Пример 7
- •Пример 8
- •Пример 9
- •Пример 10
- •Пример 11
- •Пример 12
- •Пример 13
- •Пример 14
- •После введения некоторого количества протолита значение редокс-потенциала системы уменьшается:
- •Пример 15
- •Пример 16
- •Пример 17
- •Пример 18
- •Пример 19
- •Ответ: эдс гальванического элемента равна 0,118 в.
- •Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
- •Изучение зависимости редокс-потенциала от соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм
- •Изучение влияния лигандного окружения на редокс-потенциал
- •Задания для самостоятельной работы из «Сборника задач и упражнений по общей химии».
- •Изучение влияния рН на редокс-потенциал.
- •Измерение рН растворов с помощью стеклянного электрода
- •Влияние различных факторов на адсорбцию из растворов
- •Хроматография
- •Получение, очистка и свойства коллоидных растворов
Примеры решения типовых задач Пример 1
Расчет стандартного электродного потенциала по
известным значениям ЭДС и электродного потенциала другого электрода.
Стандартная ЭДС(298К) гальванического элемента, анодом которого является цинк, опущенный в раствор сульфата цинка, равна 0,47 В. Вычислите стандартный электродный потенциал другого электрода. Как изменяется масса цинковой пластинки в ходе работы гальванического элемента?
Решение. По определению стандартная ЭДС равна разности стандартных редокс-потенциалов:
Е0 = r0(ox) - r0(red)
Значение r0(Zn2+/Zn)найдем в справочной таблице ( ). Оно равно –0,76 В.
Вычислим электродный потенциал катода:
0,47 = r0(ox) – (-0,76)
Откуда
r0(ox) = -0,29 В.
Это значение стандартного потенциала редокс-пары Со2+/Со.
Поскольку в гальваническом элемента протекает реакция
Со2++ Zn Со + Zn2+,
масса цинковой пластинки уменьшается.
Пример 2 . Определение направления редокс-процесса в стандартном состоянии
Бромная вода – часто используемый в лабораторной практике реактив. Какие из перечисленных ионов можно окислить бромной водой:
а) золота(I), б) олова(II), в) кобальта(II)?
Решение. В стандартном состоянии редокс-процесс может протекать самопроизвольно, если значение разности потенциалов предполагаемого окислителя и предполагаемого восстановителя положительно: r = rо(ox)- rо(red) > 0.
По условию задачи бромная вода является окислителем, следовательно, золото(I), олово(II), кобальт(II)- восстановителями. Решим вопрос, будут ли самопроизвольно протекать следующие реакции:
а) Br2 + Au+ = 2Br- + Au3+
б) Br2 + Sn2+ = 2Br- + Sn4+
в) Br2 + Co2+ = 2Br- + Co3+
Стандартные редокс-потенциалы равны (табл. ):
rо(Br2/2Br-) = 1,09 В rо(Sn4+/Sn2+) = 0,15 В
rо(Au3+/Au+) = 1,41 В rо(Co3+/Co2+) = 1,95 В
Рассчитаем величину r каждой редокс-пары:
а) r = rо(Br2/2Br-) - rо(Au3+/Au+) = 1,09 -1,41 = -0,32 В
б) r = rо(Br2/2Br-) - rо(Sn4+/Sn2+) = 1,09 - 0,15 = 0,94 В
в) r = rо(Br2/2Br-) - rо(Co3+/Co2+)= 1,09 - 1,95 = -0,86 В
Ответ: Реакции а) и в) самопроизвольно протекать не будут, т.к. r 0. Реакция б) протекает самопроизвольно, т.к. r 0.
Пример 3
Определение направления редокс-процесса в состоянии, отличающемся от стандартного, с участием редокс-систем первого типа
В водном растворе концентрации ионов ртути(II) и железа (III) равны 0,01 моль/л, а концентрация ионов железа(II) равна 0,001 моль/л. В каком направлении будет протекать процесс в системе, содержащей ионы в указанных концентрациях и избыток металлической ртути? Т=298 К.
Решение. Запишем уравнения реакций в ионном виде, направление которых надо определить:
Hg + 2Fe3+ = Hg2+ + 2Fe2+ - процесс окисления ртути
red1 ox2 ox1 red2
или
Hg2+ + 2Fe2+ = Hg + 2Fe3+ - процесс окисления ионов железа(II)
ox1 red2 red1 ox2
n=2 - для редокс-системы Hg2+/Hg;
n=1 – для редокс-системы Fe3+/Fe2+.
Для второй редокс-системы активность восстановленной формы (ртути) принимается равной единице.
Стандартные редокс-потенциалы обеих систем равны(табл. ):
φ0r(Fe3+/Fe2+) = 0,77 В; φ0r(Hg2+/Hg) =0,85 В
Зависимость редокс-потенциала от соотношения концентраций описывает уравнение Нернста (8.2). Преобразуем уравнение Нернста, введя коэффициент перехода от натуральных логарифмов к десятичным (2,303). При температуре 298К значение множителя 2,303RT/F равно 0,0591 В (табл.).
2,303RT а(Fe3+)
φr(Fe3+/Fe2+) = φ0r(Fe3+/Fe2+) + lg ;
nF а(Fe2+)
2,303RT а(Hg2+)
φr(Hg2+/Hg)= φ0r(Hg2+/Hg) + lg
nF а(Hg)
Рассчитаем редокс-потенциалы данных систем, подставляя известные значения концентраций и стандартных редокс-потенциалов:
0,01
φr(Fe3+/Fe2+) = 0,771 + 0,0591 lg = 0,830 В
0,001
0,0591
φr(Hg2+/Hg)= 0,850 + lg 0,01 = 0,791 B
2
Определим значение r для каждого случая:
r = φr(Fe3+/Fe2+)- φr(Hg2+/Hg) = 0,830 - 0,791 = 0,0390 > 0
r = φr(Hg2+/Hg) - φr(Fe3+/Fe2+) = 0,791 – 0,830 = - 0,039 0
Ответ: Окислителем является редокс-система Fe3+/Fe2+ и будет происходить процесс окисления ртути: 2Feз+ + Hg 2Fe2+ + Hg2+. (Попутно заметим, что данная реакция используется для обезвреживания пролившейся ртути: она заливается раствором хлорида железа (III)).