Завдання для самостійної роботи
Завдання. Методом електронного балансу розставте коефіцієнти у рівняннях окисно-відновних реакцій. Зазначте окисник і відновник.
|
Варіант |
Рівняння реакції |
|
1 |
CuS + HNO3 CuSO4 + NO2+ H2O Na2SO3 + KMnO4 + H2O Na2SO4+MnO2+KOH |
|
2 |
SO2 + Br2 + H2O → H2SO4 + HBr; K2Cr2O7 + NH3 → KCrO2 + N2↑ + H2O. |
|
3 |
Cl2 + Br2 + H2O → HCl + HBrO3. NaCrO2 + Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O; |
|
4 |
Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2↑ + H2O; Cu + H2SO4(конц.) → CuSO4 + SO2↑ + H2O; |
|
5 |
Zn + H2SO4(конц.) → ZnSO4 + H2S↑ + H2O; AgNO3 + Na2SnO2 + NaOH → Ag↓ + Na2SnO3 + NaNO3 + H2O; |
|
6 |
Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O; FeCl3 + Br2 + NaOH → Na2FeO4 + NaBr + NaCl + H2O; |
|
7 |
Be + H2SO4(конц.) → BeSO4 + S↓ + H2O; KClO3 + BiCl3 + KOH → KBiO3 + KCl + H2O; |
|
8 |
Al + HCl → AlCl3 + H2↑; KI + KNO2 + H2SO4 → K2SO4 + I2 + NO↑ + H2O; |
|
9 |
As + H2SO4(конц.) → H3AsO3 + SO2↑; I2 + NaOH → NaIO + NaI + H2O; |
|
10 |
I2 + Cl2 + H2O → HIO3 + HCl; Sn + HNO3(конц.) → H2SnO3↓ + NO2↑ + H2O; |
|
11 |
B + H2SO4(конц.) → H3BO3 + SO2↑; KOH + Cl2 → KClO3 + KCl + H2O; |
|
12 |
H2SO3 + H2S → S↓ + H2O; NH3 + Br2 + → N2↑ + NH4Br; |
|
13 |
P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO↑; KOH + S → K2SO3 + K2S + H2O. |
|
14 |
Al + H2O → Al(OH)3 + H2↑. NaMnO4 + NH3 → MnO2 + N2↑ + NaOH + H2O. |
|
15 |
B + NaOH + H2O → NaBO2 + H2↑; AsH3 + AgNO3 + H2O → H3AsO4 + Ag + HNO3; |
|
16 |
Mn + HNO3(конц.) → Mn(NO3)2 + NO2↑ + H2O; FeCl3 + HI → FeCl2 + I2 + HCl; |
|
17 |
Cl2 + Br2 + H2O → HCl + HBrO3. NaIO3 + SO2 + H2O → I2 + Na2SO4 + H2SO4. |
|
18 |
Pb + HNO3 → Pb(NO3)2 + NO↑ + H2O; Cr2O3 + KNO3 + KOH → K2CrO4 + KNO2 + H2O; |
Тема 13. Електрохімічни процесси: гальванични єлементи, електроліз розчинів, корозія металів.
Тема 13.1 гальванични єлементи Питання для самоперевірки
Що таке електродні чи окисно-відновні потенціали?
Наведіть формулу Нернста й покажіть, як визначається потенціал електрода, зануреного у розчин із певною концентрацією катіона металу в ньому?
Як визначається ЕРС гальванічного елемента?
Приклади розв’язання задач
Приклад
1. Визначити
величину електродного потенціалу металу
Ni
в розчині його солі
з концентрацію
= 0,05моль/дм3.
Розв’язок:
Із таблиці стандартних електродних
потенціалів знаходимо значення
Ni/
=
-0, 25 В.
табл.
3(додаток)
За рівнянням Нернста
=
+
lgC
визначаємо потенціал нікелю в 0,05 М розчині його солі:
𝞿 =
-0,25 +
lg0,05
= -0,25 + 0,0295 · (-1,3) = -0,288 В
Концентрацію
солі
= 0,05 моль/
переводимо в степний вигляд та визначаємо
логарифм
=
0,05 моль/
= 5 ·
моль/
lg
=lg5
+ lg
= 0,7 + (-2) = -1,35
·
Відповідь:
електродний
потенціал нікелю в 0,05 М розчинні його
солі становить
= -0,288В.
Приклад
2. Визначити
анод та катод в наведеній схемі
гальванічного елемента. Записати процеси
на електродах та визначити електрорушильну
силу елемента при стандартних умовах
Zn|Zn
||Co
|Co.
Розв’язок:
Знаходимо із ряду напруг металів стандартні електродні потенціали цинку та кобальту
(A-)
Zn|Zn
||
Co
|Co
(K+)
Zn/
= -0,76В
Co/
=
-0,277
В
Визначаємо, що найменша величина електродного потенціалу у цинка, тобто він буде анодом як система з найменшим потенціалом.
На аноді відбувається окиснення металу, а на катоді відновлення йона металу.
Записуємо процеси на аноді та катоді
А
-) Zn
- 2
→
│ 1
К
+)
+ 2
→
│ 1
Zn
+
→
+
– сумарне йонне рівняння
Zn
+ Co
→
Zn
+
– молекулярне рівняння
Розраховуємо електрорушильну силу елемента
𝜺 (EPC)
=
-
𝜺 = -0,277 – (-0,76) = 0,453 В.
Відповідь: в наведеній схемі гальванічного елемента цинк як система з найменшим потенціалом є анодом, кобальт – катод. Напруга гальванічного елемента становить 0,453 В.
Задача 3.
Приклад 3. Скласти рівняння процессів, що відбуваються при работі
Cd-Ni гальванічного елемента та визначити його напругу:
Cd|CdS
||NiS
|Ni
Розв’язок:
З таблиці стандартних електродних потенціалів ( табл. 9.1) знаходимо стандартні потенціали Cd та Ni
(А-)
Cd|CdS
||NiS
|Ni
(К+)
Cd/
= -0,40В
Ni/
= -0,25В
та визначаємо анод – систему з найменшим потенціалом (Cd) та систему з найбільшим потенціалом (Ni). Робимо ці позначки на схемі гальванічного елемента.
При роботі гальванічного елемента відбуваються наступні процеси:
Cd
– анод,
окислюється – з основного стану перейде
у розчин у вигляді йону
; на катоді – йон із розчину
відновится та перейде на металевий
катод -
.
(
А-)Cd|CdS
||NiS
|Ni
(К+)
А
-) Cd
- 2
→
│
1 - процес
окиснення
К+)
+2
→
│ 1
- процес відновлення
+
→
+
– сумарне йонне рівняння
+
NiS
→
CdS
+
– молекулярне рівняння
Напруга 𝜺(EPC) завжди позитивна та визначається за формулою
𝜺(EPC)
=
-
𝜺 = -0,25 – (-0,40) = 0,15 В.
Відповідь:
Cd
– анод окислюється, йони
-
відновлюються. Напруга Cd-Ni
гальванічного
елемента становить 0,15 В.
Приклад
4. Розрахувати
електродний потенціал заліза в розчині
його солі при концентрації
= 0,03 моль/
.
Розв’язок: Електродний потенціал елемента в розчині його солі при стандартних умовах можна визначити за рівнянням Нернста
=
+
lgC
Знаходимо
стандартний електродний потенціал (
)
з табл. 9.1
Fe/
= -0,44В
Визначаємо
lgC
за допомогою таблиці лагорифмів (стор.
232) С = 0.03 моль/
.
Lg0,03
= lg
3 ·
=lg3
+ lg
= 0,48 + (-2) = -1,52
Розраховуємо
електродний потенціал заліза при
нестандартних умовах за рівнянням
Нернста
= -0,44 +
(-1,52) = -0,44 + (-0,045) = -0,485В.
Відповідь:
електродний
потенціал заліза при нестандартних
умовах становить
=
-0,485В.