Решение

S^o + HN⁺⁵O_3(конц) = Н₂S⁺⁶O₄ + N⁺⁴O₂ + H₂O

восст. окисл.

НОК ДМ

восст-ль Sº – 6ē = S⁺⁶ 1

6

окисл-ль N⁺⁵ + ē = N⁺⁴ 6

Sº + 6N⁺⁵ = S⁺⁶ + 6N⁺⁴

S + 6HNO_3(конц) = Н₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O.

в) Неметалл + H₂SO_4(конц) → кислота, в которой неметалл проявляет высшую степень окисления + SO₂ +(Н₂O); см. пример б).

Решение

P⁰ + H₂S⁺⁶O_4(конц) = Н₃Р⁺⁵О₄ + S⁺⁴O₂ + H₂O

восст. окисл.

НОК ДМ

восст-ль P⁰ – 5ē = P⁺⁵ 2

10

окисл-ль S⁺⁶ + 2ē = S⁺⁴ 5

2Р⁰ + 5S⁺⁶ = 2P⁺⁵ + 5S⁺⁴

2P + 5H₂SO_4(конц) = 2Н₃РО₄ + 5SO₂ + 2H₂O.

г) Металл + H₂SO_4(конц) → соль + (H₂S, S, SO₂) (в зависимости от активности металла) + Н₂О.

H₂S выделится, если в реакцию вступает активный металл (Li–Al),

S выделится, если в реакцию вступает металл средней активности (Mn–Рb),

SO₂ выделится, если в реакцию вступает малоактивный металл (стоящий в ряду стандартных электродных потенциалов после водорода).

Решение

Mg⁰ + H₂S⁺⁶O_4(конц) = Mg⁺²SO₄ + H₂S^-2 + H₂O.

восст. oкисл_.

НОК ДМ

осст-ль Mg⁰ – 2ē = Mg⁺² 4

8

окисл-ль S⁺⁶ + 8ē = S^-2 1

4Mg⁰ + S⁺⁶ = 4Mg⁺² + S^-2

Аналогично примеру (а) уравниваем реакцию:

4H₂SO_4(конц) + 4Mg + H₂SO_4(конц) = 4MgSО₄ + H₂S + 4H₂O

4Mg + 5H₂SO_4(конц) = 4MgSО₄ + H₂S + 4H₂O.

10. Гальванические элементы. Коррозия металлов. Уровень в

1. А) Алюминиевый электрод погружен в 5∙10-4 м раствор сульфата алюминия. Вычислить значение электродного потенциала алюминия.

Дано: Металл – Al = 5∙10-4 моль/л	Решение Электродный потенциал алюминия рассчитываем по уравнению Нернста: = +
–?

По табл. 11.1 определяем стандартный электродный потенциал алюминия:

= –1,67 В.

Записываем уравнение электродного процесса, протекающего на поверхности алюминиевого электрода в растворе соли:

Al – 3ē = Al³⁺.

n – число электронов, участвующих в электродном процессе.

Для данной реакции n равно заряду иона алюминия Al³⁺(n = 3). Рассчитываем концентрацию ионов алюминия в растворе Al₂(SO₄)₃:

= ∙ α ∙.

Разбавленный раствор Al₂(SO₄)₃ – сильный электролит.

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

Al₂(SO₄)₃ = 2Al³⁺ + 3SO

число ионов Al³⁺, образующихся при диссоциации одной молекулы Al₂(SO₄)₃, равно 2.

Следовательно, = 2.

Тогда = 5∙10^-4∙1∙2 = моль/л.

Рассчитываем электродный потенциал алюминиевого электрода:

= -1,67 + = –1,73 В.

Ответ: = –1,73 В.

б) Потенциал цинкового электрода, погруженного в раствор своей соли, равен –0,75 В. Вычислить концентрацию ионов цинка в растворе.

Дано: Металл – Zn = –0,75 В	Решение Электродный потенциал цинка рассчитываем по уравнению Нернста: = + .
– ?

Откуда:

=

По табл. 11.1 определяем стандартный электродный потенциал цинка:

= 0,76 В, n – равно заряду иона цинка Zn²⁺ (n = 2).

Тогда

= = 0,338.

= 10^0,339 моль/л = 2,18 моль/л

Ответ: = 2,18 моль/л.

2. Составить две схемы гальванических элементов (ГЭ), в одной из которых олово служило бы анодом, в другой – катодом. Для одной из них написать уравнения электродных процессов и суммарной токообразующей реакции. Вычислить значение стандартного напряжения ГЭ.

   Решение

В гальваническом элементе анодом является более активный металл с меньшим алгебраическим значением электродного потенциала, катодом – менее активный металл с большим алгебраическим значением электродного потенциала.

По табл. 11.1 находим = –0,14 В.

а) Олово является анодом ГЭ.

В качестве катода можно выбрать любой металл с >.

Выбираем медь = + 0,34 В. В паре Sn–Cu олово будет являться анодом ГЭ, медь – катодом. Составляем схему ГЭ:

А(-) Sn │ Sn²⁺ ││ Cu²⁺ │ Cu(+)K

или

А(-) Sn │ SnSO₄ ││ CuSO₄ │ Cu(+)K.

Уравнения электродных процессов:

НОК ДМ

На A(-) Sn – 2ē = Sn²⁺ 1 – окисление

2

На К(+) Cu²⁺ + 2ē = Cu 1 – восстановление

Sn + Cu²⁺ = Sn²⁺ + Cu – суммарное ионно-молекулярное уравнение токообразующей реакции;

Sn + CuSO₄ = SnSO₄ + Cu – суммарное молекулярное уравнение токообразующей реакции.

Рассчитываем стандартное напряжение ГЭ:

= – = +0,34 – (–0,14) = 0,48 В.

б) Олово является катодом ГЭ.

В качестве анода ГЭ можно выбрать любой металл с <, кроме щелочных и щелочноземельных металлов, так как они реагируют с водой.

Выбираем магний = –2,37 В.

В паре Mg–Sn магний является анодом, олово – катодом.

Составляем схему ГЭ:

А(-) Mg │ Mg²⁺ ││ Sn²⁺ │ Sn(+)K

или

А(-) Mg │ MgSO₄ ││ SnSO₄ │ Sn(+)K.