Примеры А и Б части

Дано:

mKMnO4

3,16 г

Vр ра(H

2

S) = 200 см3

Уравнять реакцию и указать

окислитель и восстановитель

Т

Сэк(Н2S) ?

У

Решение

Н

Б

-2

+7

+2

H2S

+ K2SO4

+ H2O

+ KMn O4

+ H2SO4 = Sº + Mn SO4

восст.

окисл.

cреда

НОК

ДМ

восст-ль S-2 – 2ē = Sº

10

5

окисл-ль Mn+7 + 5ē = Mn+2

и

2

5S-2 + 2Mn+7 = 5Sº + 2Mn+2

р

й

о

Переносим полученные

к эффициенты в молекулярное урав-

нение:

т

и

= 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O.

5H2S + 2KMnO4 + H2SO4

з

Подсчитываем кол чество H2SO4, необходимое для получения

о

2 моль MnSO4 и 1 моль K2SO4. Для этого необходимо 3 моль H2SO4:

п

+ 3H2SO4 = 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + H2O.

5H2S + 2KMnO4

е

Р

Уравниваем количество водорода и кислорода (8Н2О):

5H2S + 2KMnO4 + 3H2SO4

= 5S + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O.

По закону эквивалентов nэк(H2S) = nэк(KMnO4)

C

(H S) V

mKMnO4

.

эк

2

H2S

Mэк(KMnO4)

Mэк(KMnO4) =

MKMnO

4

, г/моль,

n

e

где n

– число электронов, принятых одной молекулой KMnO4.

e

Mэк(KMnO4) =

158

31,6 г/моль.

У

5

c

(H S) ·0,2 =

3,16

= 0,1.

Н

эк

2

31,6

c

(Н S)=

0,1

= 0,5 моль/л.

Б

Т

эк

2

0,2

Ответ: cэк(Н2S) 0,5моль/л, окислитель – KMnO4, восстанови-

тель – Н2S.

2

й

2

3. Уравнять реакцию

KI + CuCl <=> CuCl + KCl + I .

о

Указать окислитель и восстановительи.

Определить направление п текания и константу равнове-

сия реакции при с андар ныхрусловиях.

Дано:

витель

Решение

з

т

Уравнение реакц

Расставляем коэффици-

Уравнять реакц ю

указать окис-

енты методом электронного

литель и в сстан

. Опреде-

баланса:

лить направление протекания реак-

п

ции.

о

KI-1 + Cu+2Cl2 = Cu+1Cl +

е

+ KCl + I20

Кс – ?

rGº(298 K) – ?

Р

НОК ДМ НОК ДМ

I-1 – 1e- = I0

1

1

2

2

Cu+2 + e- = Cu+1

1

2

I2 + 2e- = 2I-

φ10 = +0,54 B (таблица);

У

Cu2+ + e- = Cu+

φ20 = +0,15 B (таблица).

Т

Из двух приведенных окислителей более сильным будет I2

, по-

скольку φ10 > φ20 .

Н

I2

находится в продуктах реакции, следовательно, реакция будет

протекать справа налево, т.е. реально протекающей будет реакция

Б

2CuCl + 2KCl + I2 <=> 2KI + 2CuCl2.

Тогда

rGº(298 K) = –z · F · ε0,

й

где z

–

число

2

отданных

или пр нятых электронов (НОК);

р

F = 96500 Кл/моль;

ε˚ – стандартное напряжение ОВР, В.

Ε0 = φ0ок – φ0восст

о0

и

ε˚ =

0

2

= 0,54 – 0,15 = 0,39 В.

I

0

/2I

Cu

/Cu

rG°(298 K) = –2 · 96500 · 0,39 = –75270 Дж,

з

z

2 0,39

т

13

z 0

0,059

13,2

= 1,66·10 .

0,059

lgKc

; Kc 10

; Kc 10

10

0,059

налево

Выс к е

начениеиKссвидетельствует осмещении равновесиявправо.

п

rGº(298 K) = -75,27 кДж; реакция протека-

Ответ: Кс =1,66·1013;

ет с рава

;

кислитель – I2; восстановитель – CuCl.

е

10. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Р

КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ.

УРОВЕНЬ А

1. Железная деталь находится в кислой коррозионной среде.

Определить, какими из металлов возможно осуществить анод-

ную защиту детали: а)

Ti ;

б) Ni ;

в) Cu; г) Zn.

0

2

= –1,63 В;

0

2

= -0,25 В;

0

2

= +0,34 В;

У

Ti

/Ti

0

Ni

0

/Ni

Сu

/Cu

0

2

= –0,76В;

0

2

= –0,44 В.

Т

Zn

/Zn

Fe

/Fe

Так как анодную защиту железной детали можно осуществить

Н

металлами с Меn /Ме Fe2 /Fe , то искомыми металлами являются

а) Ti ; г) Zn.

2. Написать уравнение Нернста для определения электродно-

го потенциала металлического и водородного электродов. Ука-

зать единицы измерения.

0,059

Б

Ответ:

0

и

, В;

Me

n

Me

n

/Me

n

lg с

Me

n

/Me

0,059pH,B.

й

2H

/H2

о

3. Из приведенного ряда металлов выбрать те, которые могут

служить катодом при станда тных условиях в гальванических

элементах, анод у ко орых цинкрвый: а) Mn; б) Bi; в) Al; г) Sn.

Ответ обоснова ь значениями стандартных электродных по-

тенциалов.

з

Ответ: по табл. 11.1топределяем стандартные электродные по-

о

тенциалы марганца, в смута, алюминия, олова и цинка:

0

и0

= + 0,23 В;

0

3

= –1,67 В;

0

2

=

= –1,05 В;

3

Mn2 /Mn

Bi

/Bi

Al

/Al

Sn

/Sn

= –0,14 В; 0

2

= –0,76 В.

Ме

Zn

/Zn

Так как катодом при стандартных условиях в гальванических

эл мпнтах, анод у которых цинковый,

могут служить металлы с

0 n

0

2

, то искомыми металлами являются б) Bi;

г) Sn.

/Ме

Zn

/Zn

Р1. а)

УРОВЕНЬ В

Алюминиевый электрод погружен в 5·10-4 М раствор

Дано:

Решение

Металл – Al

Электродный потенциал алюминия

с

= 5·10-4 моль/л

Al2(SO4)3

рассчитываем по уравнению Нернста:

Al3 /Al –?

3

= 0Al3 /Al +

0,059

lgс

3

/Al

Al

n

Al

Т

По табл. 11.1 определяем стандартный электродный потенциал

алюминия:

Н

У

0Al3 /Al= –1,67 В.

Б

й

Записываем уравнение электродного процесса, протекающего на

поверхности алюминиевого электрода в растворе соли:

и

3+

Al – 3ē = Al3+.

р

равно

n – число электронов, участвующих в электродном процессе.

Для данной реакции n

за яду иона алюминия Al

(n = 3).

т

Рассчитываем концен рацию и н в алюминия в растворе Al2(SO4)3:

и

= сAl2(SO4)3

· α ·n 3 .

з

с

3

вательно

Al

Al

Разбавленный раствор Al2(SO4)3 – сильный электролит.

След

, α = 1. По уравнению диссоциации Al2(SO4)3.

п

Al2(SO4)3 = 2Al3+ + 3SO42

е

число ионов Al3+, образующихся при диссоциации одной молекулы

Al2(SO4)3, равно 2.

Следовательно, nAl3 = 2.

РТогда

с

3

= 5·10-4·1·2 = 10 3

моль/л.

Al

3

= -1,67 +

0,059

lg10 3

= –1,73 В.

Al

/Al

3

Ответ: Al3 /Al

= –1,73 В.

У

б) Потенциал цинкового электрода, погруженного в раствор

Т

своей соли, равен –0,75 В. Вычислить концентрацию ионов

цинка в растворе.

Решение

Дано:

Металл – Zn

Электродный потенциал цинка рассчи-

Zn2 /Zn = –0,75 В

тываем по уравнению Нернста:

0,059Н

c

2

– ?

Zn2 /Zn =

0

Zn

Zn2 /Zn +

n

lgcZn2 .

Б

Откуда:

и

(

2

0 2

) n

р

йZn /Zn

lgc

Zn

2 =

Zn

/Zn

равно

0,059

Zn

/Zn

По табл. 11.1 определяем станда тный электродный потенциал

цинка:

0

2

= 0,76 В, n –

заряду иона цинка Zn2+ (n = 2).

Тогда

т

и[ 0,75 ( 0,76)] 2

пZn

lgcZn2

=

= 0,338.

0,059

е

з

0,339

моль/л = 2,18 моль/л

cZn2 о= 10

Отв т: c

2 = 2,18 моль/л.

2. Составить две схемы гальванических элементов (ГЭ), в

одной из которых олово служило бы анодом, в другой – като-

Рдом. Для одной из них написать уравнения электродных про-

По табл. 11.1 находим 0

2

/Sn

= –0,14 В.

0 У

Sn

а) Олово является анодом ГЭ.

0

Вкачествекатодаможновыбратьлюбойметаллс Меn /Ме

> Sn2 /Sn .

Выбираем медь

0