Файл: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине Химия.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Методичка

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.01.2024

Просмотров: 272

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ХИМИЯ

Составитель – Панов А.Г.- ст. преп.

каф. «Нефтегазовое дело, химия и экология»

Оглавление

Контрольные вопросы. 1. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 17 и 23. Покажите распределение валентных электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?2. Среди приведенных ниже электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности их реализации: а) 1р3; б) 3р6; в) 3s2; г) 2s2; д) 2d5; е) 5d2; ж) 3f12; з) 2р4; и) 3р7. Напишите электронную конфигурацию атома элемента с порядковым номером 34.3. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4 dили 5s; 6sили 5р? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43. 4. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 47, учитывая, что у первого происходит «провал» одного s-электрона на З-й подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и p-электронов у атомов второго элемента? 5. В чем заключается принцип Паули? Может ли на подуровне р находиться 8, а на подуровне d 13 электронов? Почему? Напишите электронную конфигурацию атома элемента с порядковым номером 51 и укажите его валентные электроны. 6. Назовите элементы, внешний энергетический уровень атомов которых выражается электронной конфигурацией np5. Напишите полную электронную конфигурацию 4 атома из этих элементов и укажите их электронное семейство.7. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 15 и 46. Чему равен максимальный спин p-электронов у атомов первого и d-электронов у атомов второго элемента?8. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторых элементов имеют следующие значения: п = 4; l = 0; mt = 0; ms= ± 1/2. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и определите, сколько свободных 3d-орбиталей содержит каждый из них.9. Какое максимальное число электронов могут занимать s

Пример 9.5. Какие продукты получатся при смешивании растворов а) AlCl3 и Na2S? б) A1(NO3)3 и К2СО3? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций.Решение. А) Соль AlCl3 гидролизуется по катиону, Na2S – по аниону:Al3+ + H2O AlOH2+ + H+ S2– + H2O HS–+OH–Образующиеся ионы H+ и OH– связываются в молекулы слабого электролита H2O, сдвигая гидролитическое равновесие вправо. Гидролиз идет до конца с образованием Al(OH)3 и H2S. Ионно-молекулярные и молекулярное уравнение имеют вид: 2Al3+ + 3S2–- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S2Al3+ + 6Cl– + 6Na+ +3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 6Na+ + 6Cl– 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S+ 6NaClБ) Соль A1(NO3)3 гидролизуется по катиону, а К2СО3 — по аниону:А13+ + Н2О = АlOН2+ + H+СО32-+ Н2О = НСО3- + ОН-Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н+ и ОН- образуют молекулу слабого электролита Н2О. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием А1(ОН)3 и СО2 (Н2СО3). Ионно-молекулярное уравнение:2А13+ + ЗСО32- + ЗН2О = 2А1(ОН)3 + ЗСО2молекулярное уравнение:2A1(NO3)3 + ЗК2СО3 + ЗН2О = 2А1(ОН)3 + ЗСО2+ 6KNO3Контрольные вопросы171. Составьте по два молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:а) Fe3+ + 3OH– = Fe(OH)3 б) H+ + NO2– = HNO2 в) Cu2+ + S2– = CuS172. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей СН3СООК, KI, ZnSO4, A1(NO3)3 NH4Cl. Какое значение рН (7 < рН < 7) имеют растворы этих солей?173. Смешивают попарно растворы: а) Cu(NO3)2 и Na2SO4; б) BaCl2 и K2SO4; в) NaHCO3 и NaOH; г) Cu(OH)2 и HCl. В каких из приведенных случаев реакции практически пойдут до конца? Составьте для этих реакций молекулярные и ионно-молекулярные уравнения. Укажите цвет фенолфталеина в 3 растворе?174. Смешивают попарно растворы: а) KOH и Ba(NO3)2; б) Li2CO3 и HCl; в) Pb(NO3)2 и KCl; г) NH4Cl и KOH. В каких случаях реакции практически пойдут до конца? Представьте их в молекулярном и ионно-молекулярном виде.175. Подберите по два уравнения в молекулярном виде к каждому из ионно-молекулярных уравнений: а) Fe3+ + 2H2O Fe(OH)2+ + 2H+б) CO32– + H2O HCO3– + OH– в) NH4+ + H2O NH4OH + H+ 176. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза FeCl3. К раствору добавили следующие вещества: а) НС1; б) КОН; в) ZnCl2; г) Na2CO3. В каких случаях гидролиз хлорида железа (III) усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.177. Какие из приведенных солей: Na2SO3, СН3СООNa, KBr, AlCl3, NH4NO2 подвергаются гидролизу по катиону, по аниону, по катиону и аниону? Укажите pH среды, составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.178. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2SO3 и HCl; б) CH3COOH и KOH; в) Na2HPO4 и NaOH; г) Al(OH)3 и KOH.179. Смешивают попарно растворы: а) K2SO3 и HCl; б) Na2SO4 и KCl; в) CH3COONa и HNO3; г) Al2(SO4)3 и избыток KOH. В каких из приведенных случаев реакции практически пойдут до конца? Составьте для этих реакций молекулярные и ионно-молекулярные уравнения.180. К раствору A12(SO4)3 добавили следующие вещества: а) H2SO4; б) КОН; в) Na2SO3; г) ZnSO4. В каких случаях гидролиз сульфата алюминия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.181. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaCIO; MgCl2 или ZnCl2? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.182. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CH3COONa и H2SO4; б) NH4Cl и NaOH; в) Ba(OH)2 и K2CrO4; г) CaCl2 и Na3PO4.183. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза Cr2(SO4)3. К раствору добавили следующие вещества: а) H2SO4; б) KOH. В каком случае гидролиз сульфата хрома усилится? Почему? 184. Какие из веществ будут взаимодействовать с гидроксидом калия: Ba(OH)2, Zn(OH)2, FeCl3, H3PO4? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями. 185. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2S и CuSO4; б) AgNO3 и NH4Cl; в) Na2SiO3 и H3РO4; г) CaCO3 и HNO3. В какой цвет будет окрашен метиловый оранжевый в этих растворах?186. Какие из приведенных солей: KCN, MgCl2, Cr(NO3)3, KNO3, ZnSO4 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей, укажите реакцию среды. В какой цвет будет окрашен лакмус в этих растворах?187. Подберите по два уравнения в молекулярном виде к каждому из ионно-молекулярных уравнений: а) Al3+ + H2O AlOH2+ + H+б) S2– + H2O HS– + OH– в) CN–+ H2O HCN +OH–188. Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: NaCN, KNO3, CuCl2, NH4CH3COO, LiBr? Для каждой из гидролизующихся солей напишите уравнение гидролиза в ионно-молекулярном и молекулярном виде, укажите реакцию среды ее водного раствора.189. Какое значение рН (7< рН < 7) имеют растворы солей Na2S, СН3СООNa, A1C13, Pb(NO3)2, NiSO4? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.190. К раствору Na2CO3 добавили следующие вещества: а) НС1; б) NaOH; в) Cu(NO3)2; г) K2S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.191. Какие из солей KI, Cu(NO3)2, KNO2, NH4CN, CrCl3 подвергаются гидролизу? Cоставьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей, укажите реакцию среды.192. Составьте по два молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) OH– + HS– = H2O + S2–б) CO32– + 2H+ = H2O + CO2 в) OH– + NH4+ = NH4OH193. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: Na2CO3 или Na2SO3; FeCl3 или FeCI2? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей.194. Какое значение рН (7< рН < 7) имеют растворы солей Na3PO4, K2S, Cs2CO3, CuSO4 NaCl? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.195. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2S и H2SO4; б) Ba(NO3)2 и K3РO4; в) Cu(OH)2 и HNO3; в) AgNO3 и SnCl2. В какой цвет будет окрашен метиловый оранжевый в этих растворах?10. Окислительно-восстановительные реакции. Примеры решения задачПример 10.1. Исходя из степени окисления (я) азота, серы и марганца в соединениях NH3, HNO2, HNO3, H2S, H2SO3, H2SO4, MnO2 и КМnО4, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.Решение. Степень окисления азота в указанных соединениях соответственно равна: -3 (низшая), +3 (промежуточная), +5 (высшая); n(S) соответственно равна: -2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); n(Мп) соответственно равна: + 4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NH3, H2S — только восстановители; HNO3, H2SO4, KMnO4 — только окислители; HNO2, H2SO3, MnO2 — окислители и восстановители. Пример 10.2. Могут ли происходит окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: a) H2S и HI; б) MnO2 и HCl; в) H2SO3 и НСЮ4? г) MnO2 и NaBiO3? д) H2SO4 и HClO4?Решение. а) в H2S с.о.(S) = -2; в HI с.о.(I) = -1. Так как и сера, и иод находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут (реакция между ними невозможна); б) в MnO2 с.о. (Mn) = +4 (промежуточная); в HCl с.о. (Cl) = –1 (низшая). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем MnO2 является окислителем, а HCl будет восстановителем; в) в H2SO3 с.о.(S) = +4 (промежуточная); в НС1О4 с.о.(С1) = +7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать, H2SO3 в этом случае будет проявлять восстановительные свойства;г) в MnO2 с.о. (Mn) = +4 (промежуточная); NaBiO3 с.о. (Bi) = +5 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать. MnO2 проявляет свойства восстановителя.д) в H2SO4 с.о.(S) = +6; в HClO4 с.о.(Cl) = +7. Так как и сера, и хлор находятся в своей высшей степени окисления, то оба вещества проявляют только свойства окислителяи и взаимодействовать друг с другом не могут (реакция между ними невозможна).Пример 10.3. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, идущие по схемам: а) КМnО4 + Н3РО3 + H2SO4 →MnSO4 + Н3РО4 + K2SO4 + Н2Об) KClO3  KCl + O2в) К2MnO4 + H2О  КMnO4 + MnO2 + КOННа основании электронных или электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. Определите тип реакции, окислитель и восстановитель для каждой реакции. Решение. а) Определяем степени окисления тех элементов, которые ее изменяют: KMn+7O4+ Н3Р+3О3+H2SO4  Mn+2SO4+ Н3Р+5О4 +K2SO4+H2OСоставляем электронные уравнения процессов окисления и восстановления, определяем окислитель и восстановитель:восстановитель Р +3 - 2ē = Р +5 5 окисление  10  окислитель Mn+7 + 5ē → Mn+2 2 восстановление Уравниваем реакцию методом электронного баланса, суть которого заключается в том, что общее число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем. Находим общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов. В приведенной реакции оно равно 10. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свои степени окисления, находим подбором.Уравнение реакции будет иметь вид:2КМnО4 + 5Н3РО3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Н3РО4 + K2SO4 + ЗН2Об) 2KCl+5O3–2 = 2KCl–1 + 3O2o восстановитель 2O–2 – 4ē → O20 3 окисление  12 окислитель Cl+5 + 6ē → Cl–1 2 восстановлениев) 3K2Mn+6O4 + 2H2O = 2KMn+7O4 + Mn+4O2 + 4КОНвосстановитель Mn+6 –1ē →Mn+7 2 окисление  2  окислитель Mn+6 + 2ē → Mn+4 1 восстановление Как видно из представленных уравнений в реакции (а) окислитель и восстановитель – разные элементы в молекулах двух разных веществ, значит, данная реакция относится к типу межмолекулярных окислительно-восстановительных реакций. В реакции (б) окислитель – хлор и восстановитель – кислород содержатся в одной молекуле – реакция внутримолекулярная. В реакции (в) роль окислителя и восстановителя выполняет марганец, следовательно, это реакция диспропорционирования.Контрольные вопросы196. Исходя из степени окисления серы в веществах: S, H2S, Na2SO3, H2SO4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какие могут быть и окислителем и восстановителем. Почему? На основании электронных уравнений подберите коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме: KI + KIO3+ H2SO4  I2+ K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.197. Реакции выражаются схемами: KNO2 + KI + H2 SO4  KNO3 + I2+ K2SO4 + H2 ONaNO3  NaNO 2 + O2Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты, определите окислитель и восстановитель в каждой реакции. К какому типу относится каждая из приведенных реакций?198. См. условие задания 197.H2S + K2Cr2O7 + H2SO4  S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2 OS + KOH  K2S + K2SO3 + H2O199. См. условие задания 197.Na2SO3 + Na2S + H2SO4  S + Na2SO4 + H2OKMnO4  K2MnO4 + MnO2 + O2200. См. условие задания 197.H3AsO3 + KMnO4 + H2SO4 H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2OAgNO3  Ag + NO2 + O2201. См. условие задания 197.(NH4)2Cr2O7  N2 + Cr2O3 + H2OP + HNO3 + H2O  H3PO4 + NO202. См. условие задания 197.KBr + KBrO3+ H2SO4  Br2 + K2 SO4 + H2ONH4NO3  N2O + H2O203. См. условие задания 197.Ba(OH)2 + I2  Ba(IO3)2 + BaI2 + H2 OMnSO4 + PbO2 + HNO3  HMnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2O204. См. условие задания 197.MnSO4 + KClO3 + KOH  K2MnO4 + KCl + K2SO4 + H2ONi(NO3)2  NiO + NO2 + O2205. Исходя из степени окисления хлора в соединениях НС1, HClO, НСlO3, НС1О4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеКCl + КClО3 + H2SO4 → Cl2 + K2SO4 + Н2ООпределите тип окислительно-восстановительной реакции.206. Исходя из степени окисления железа, определите, какое из веществ может быть только восстановителем, только окислителем и какое – и окислителем и восстановителем: FeSO4, Fe2O3, K2FeO4. Почему? На основании электронных уравнений подберите коэффициенты для веществ в уравнении реакции, идущей по схеме:CrCl3 + Br2 + NaOH  Na2CrO4 + NaBr + NaCl + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.207. Исходя из степени окисления хрома, иода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеK2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.208. Могут ли протекать окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) Cl2 и H2S; б) KBr и KBrO; в) HI и NH3? Почему? На основании электронных уравнений подберите коэффициенты, реакции, идущей по схеме:NaCrO2 + PbO2 + NaOH  Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.209. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление происходит при следующих превращениях:P–3  P+5; N+3  N–3; Cl–  ClO3–; SO42–  S–2Реакция выражается схемой:KMnO4 + H2S + H2SO4  MnSO4 + S +K2SO4 + H2OОпределите окислитель и восстановитель, на сновании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции. Определите тип окислительно-восстановительной реакции.210. Mогут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) H2S и Br2 ; б) HI и HIO3; в) KMnO4  и K2Cr2O7? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:H2O2 + KMnO4 + H2SO4  O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.211. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление происходит при следующих превращениях: BrO4–  Br2; Bi  BiO3–; VO3–V; Si –4  Si +4.На основании электронных уравнений подберите коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:Al + KMnO4 + H2SO4  Al2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.212. Могут ли происходить окислительно-восстановитлеьные реакции между веществами: а) РН3 и НВг; б) К2Сr2О7 и Н3РО3; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеAsH3 + HNO3 → H3AsO4 + NO2 + Н2ООпределите тип окислительно-восстановительной реакции.213. Могут ли идти окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами а) PbO2 и KBiO3; б) Н2S и Н2SO3; в) H2SO3 и HClO4? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:P + KOH  K3PO4 + K3P + H2O Определите тип окислительно-восстановительной реакции.214. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, Н3РО3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеPbS + HNO3 → S + Pb(NO3)2 + NO + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.215. Реакции выражаются схемами:Zn + HNO3 (разб)  Zn(NO3)2 + N2O + H2OSnCl2 + K2Cr2O7 + H2SO4  Sn (SO4) 2 + CrCl3 + K2SO4 + H2O Составьте электронные уравнения, подберите коэффициенты, укажите, какое вещество в каждой реакции является окислителем, какое восcтановителем.Определите тип окислительно-восстановительных реакций.216. См. условие задачи 215.P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NOKMnO4 + Na2SO3 + KOH → K2MnO4 + Na2SO4 + H2O217. См. условие задачи 215.K2Cr2O7 + HC1 → Cl2 + CrCl3 + KC1 + H2OAu + HNO3 + HC1 → AuCl3 + NO + H2O218. См. условие задачи 215.H2SO3 + НСlO3 → H2SO4 + HC1FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O219. См. условие задачи 215.NaCrO2+ Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O FeS + HNO3 → Fe(NO3)2 + S + NO + H2O220. См. условие задачи 215. FeSO3 + HNO3 → Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + NO2 + H2O Na2SO3 + КМnО4 + Н2О → Na2SO4 + MnO2 + КОН221. См. условие задания 215.Сu2О + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + Н2ОH2S + H2SO3  S + H2O222. См. условие задачи 215.MnSO4 + РbО2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2ONH4NO2  N2 + H2O223. См. условие задачи 215.Cl2 + КОН → К2СlO4 + КС1 + Н2ОK2S + KMnO4 + H2SO4 → S + K2SO4 + MnSO4 + Н2О224. См. условие задачи 215.HNO3 + Zn → N2O + Zn(NO3)2 + H2OK2Cr2O7 + H3PO3 + H2SO4 →Cr2(SO4)3 + H3PO4 + K2SO4 + H2O225. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и КМnО4; б) HNO2 и HI; в) НС1 и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеКМnО4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2OУкажите, какое вещество в реакции является окислителем, а какое - восстановителем.11.Электродныепотенциалы. Гальванические элементы. Примеры решения задачПри решении задач этого раздела см. табл. 11.1.Пример 11.1. Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются магниевая и цинковая пластинки, опущенные в растворы их ионов с активной концентрацией 1 моль/л. Какой металл является анодом, какой катодом? Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в этом гальваническом элементе, и вычислите его ЭДС.Решение. Схема данного гальванического элемента(-) Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn (+)Вертикальная линейка обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две линейки — границу раздела двух жидких фаз — пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний (табл.11.1) имеет меньший потенциал (-2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:Mg°-2e" = Mg2+ (1)Цинк, потенциал которого -0,763 В, — катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:Zn2+ + 2е

Для первого электрода:

Для второго электрода:

Контрольные вопросы 226. Каково значение ЭДС элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, погруженных в растворы солей этих металлов с концентрациями их ионов 1 моль/л? Изменится или нет ЭДС этого элемента и почему, если концентрации ионов металлов будут составлять 0.001 моль/л? Составьте уравнения электродных и токообразующей реакций. Приведите схему гальванического элемента. 227. Имеется гальванический элемент, в котором протекает реакция:Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+. Составьте схему такого элемента, уравнения электродных процессов и определите, как изменяется величина ЭДС при: а) увеличении концентрации ионов Cu2+; б) увеличении концентрации ионов Ni2+? Ответ обоснуйте.228. Вычислите ЭДС концентрационного элемента, состоящего из электродов цинка, опущенных в растворы ZnSO4 с концентрацией ионов цинка 10–2 и 10–3 моль/л.229. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) CuSO4; б) MgSO4; в) Pb(NO3)2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.230. Исходя из величин стандартных электродных потенциалов, рассчитайте значения ЭДС и G0 и сделайте вывод о возможности протекания реакции в прямом направлении: Cu + 2 Ag+ Cu2+ + 2 Ag. 231. Электродные потенциалы железа и серебра соответственно равны –0,44 В и +0,799 В. Какая реакция самопроизвольно протекает в железо-серебряном гальваническом элементе?а) Fe0 + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag0;б) 2Ag0 + Fe2+ = Fe0 + 2Ag+Ответ обоснуйте, рассчитав энергию Гиббса каждой из приведенных реакций. 232. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых оловянная пластинка была бы катодом, а в другом анодом. Напишите для каждого из этих элементов уравнения электродных (катодных и анодных) процессов и токообразующих реакций. Рассчитайте стандартную ЭДС этих элементов.233. В два сосуда с голубым раствором медного купороса поместили в первый цинковую пластинку, а во второй серебряную. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадает? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующей реакции.234. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из кадмиевого и никелевого электродов, погруженных в 1М раствор их солей. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде. Определить ЭДС для данного гальванического элемента. Как изменится ЭДС этого элемента, если концентрацию соли возле катода уменьшить в 2 раза. 235. Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциал -1,23 В. Вычислите концентрацию ионов Мn2+ (моль/л). 236. Исходя из величин стандартных электродных потенциалов, рассчитайте значения ЭДС и G0 и определите, будет ли работать гальванический элемент, в котором на электродах протекают реакции:Hg0 – 2ē = Hg2+Pb2+ + 2ē = Pb0237. Чему равна величина ЭДС цинкового концентрационного элемента, составленного из двух цинковых электродов, опущенных в растворы с концентрациями ионов Zn2+, равными 10–2 и 10–6 моль/л? Приведите схему такого элемента и реакции, протекающие на электродах при его работе. 238. После нахождения в растворах каких из приведенных солей масса кадмиевой пластинки увеличится или уменьшится: а) MgCl2; б) Hg(NO3)2; в) CuSO4; г) AgNO3; д) CaCl2? Ответ обоснуйте.239. Составьте схему гальванического элемента, в основе работы которого лежит реакция: Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Pb. Напишите уравнения электродных (катодных и анодных) процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если СNi2+ = 0,01 моль/л, а СPb2+ = 0,0001 моль/л. 240. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк – отрицательный электрод, а в другом – положительный. Приведите уравнения токообразующих реакций и электродных процессов.241. Составьте схему, напишите уравнения токообразующей и электродных реакций для гальванического элемента, у которого один из электродов – кобальтовый (СCо2+ = 10–1 моль/л), а другой – стандартный водородный. Рассчитайте ЭДС элемента при 298 К. Как изменится ЭДС, если концентрация ионов Со2+ уменьшить в 10 раз? 242. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, и вычислите ЭДС медно - кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd2+] = 0,8 моль/л, а [Сu2+] = 0,01 моль/л. 243. Как изменится масса хромовой пластинки после нахождения в растворах солей: а) CuSO4; б) MgCl2; в) AgNO3; д) CaCl2? Ответ обоснуйте.244. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Mg2+] = [Cd2+] = 1 моль/л. Изменится ли значение ЭДС, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л? 245. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (+2) (моль/л), чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если [Zn2+] = 0,001 моль/л? 12. Коррозия и защита металлов. Примеры решений и заданияПример 12.1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворах. Приведите схемы образующихся при этом гальванических элементов. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763В), чем кадмий (-0,403В), поэтому он является анодом, а кадмий катодом.Анодный процесс: Zn0-2e=Zn2+ Катодный процесс:в кислой среде 2Н+ + 2е = Н2в нейтральной среде 1/2О2 + Н2О + 2е

/Ti = –0,126 – (–1,628) = 1,502 B.

Энергию Гиббса рассчитываем по уравнению

G0 = – nE0F= – 21,50296500 = –289,9 кДж.

Так как G0 < 0, токообразующая реакция возможна.


Контрольные вопросы


226. Каково значение ЭДС элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, погруженных в растворы солей этих металлов с концентрациями их ионов 1 моль/л? Изменится или нет ЭДС этого элемента и почему, если концентрации ионов металлов будут составлять 0.001 моль/л? Составьте уравнения электродных и токообразующей реакций. Приведите схему гальванического элемента.

227. Имеется гальванический элемент, в котором протекает реакция:

Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+. Составьте схему такого элемента, уравнения электродных процессов и определите, как изменяется величина ЭДС при: а) увеличении концентрации ионов Cu2+; б) увеличении концентрации ионов Ni2+? Ответ обоснуйте.

228. Вычислите ЭДС концентрационного элемента, состоящего из электродов цинка, опущенных в растворы ZnSO4 с концентрацией ионов цинка 10–2 и 10–3 моль/л.

229. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) CuSO4; б) MgSO4; в) Pb(NO3)2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

230. Исходя из величин стандартных электродных потенциалов, рассчитайте значения ЭДС и G0 и сделайте вывод о возможности протекания реакции в прямом направлении: Cu + 2 Ag+ Cu2+ + 2 Ag.

231. Электродные потенциалы железа и серебра соответственно равны –0,44 В и +0,799 В. Какая реакция самопроизвольно протекает в железо-серебряном гальваническом элементе?

а) Fe0 + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag0;

б) 2Ag0 + Fe2+ = Fe0 + 2Ag+

Ответ обоснуйте, рассчитав энергию Гиббса каждой из приведенных реакций.

232. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых оловянная пластинка была бы катодом, а в другом анодом. Напишите для каждого из этих элементов уравнения электродных (катодных и анодных) процессов и токообразующих реакций. Рассчитайте стандартную ЭДС этих элементов.

233. В два сосуда с голубым раствором медного купороса поместили в первый цинковую пластинку, а во второй серебряную. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадает? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующей реакции.

234. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из кадмиевого и никелевого электродов, погруженных в 1М раствор их солей. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде. Определить ЭДС для данного гальванического элемента. Как изменится ЭДС этого элемента, если концентрацию соли возле катода уменьшить в 2 раза.

235. Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциал -1,23 В. Вычислите концентрацию ионов Мn2+ (моль/л).

236. Исходя из величин стандартных электродных потенциалов, рассчитайте значения ЭДС и G0 и определите, будет ли работать гальванический элемент, в котором на электродах протекают реакции:

Hg0 – 2ē = Hg2+

Pb2+ + 2ē = Pb0

237. Чему равна величина ЭДС цинкового концентрационного элемента, составленного из двух цинковых электродов, опущенных в растворы с концентрациями ионов Zn2+, равными 10–2 и 10–6 моль/л? Приведите схему такого элемента и реакции, протекающие на электродах при его работе.

238. После нахождения в растворах каких из приведенных солей масса кадмиевой пластинки увеличится или уменьшится: а) MgCl2; б) Hg(NO3)2; в) CuSO4; г) AgNO3; д) CaCl2? Ответ обоснуйте.

239. Составьте схему гальванического элемента, в основе работы которого лежит реакция: Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Pb. Напишите уравнения электродных (катодных и анодных) процессов.

Вычислите ЭДС этого элемента, если СNi2+ = 0,01 моль/л, а СPb2+ = 0,0001 моль/л.

240. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк – отрицательный электрод, а в другом – положительный. Приведите уравнения токообразующих реакций и электродных процессов.

241. Составьте схему, напишите уравнения токообразующей и электродных реакций для гальванического элемента, у которого один из электродов – кобальтовый (СCо2+ = 10–1 моль/л), а другой – стандартный водородный. Рассчитайте ЭДС элемента при 298 К. Как изменится ЭДС, если концентрация ионов Со2+ уменьшить в 10 раз?

242. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, и вычислите ЭДС медно - кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd2+] = 0,8 моль/л, а [Сu2+] = 0,01 моль/л.

243. Как изменится масса хромовой пластинки после нахождения в растворах солей: а) CuSO4; б) MgCl2; в) AgNO3; д) CaCl2? Ответ обоснуйте.

244. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Mg2+] = [Cd2+] = 1 моль/л. Изменится ли значение ЭДС, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л?

245. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (+2) (моль/л), чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если [Zn2+] = 0,001 моль/л?

12. Коррозия и защита металлов. Примеры решений и задания
Пример 12.1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворах. Приведите схемы образующихся при этом гальванических элементов. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение.

Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763В), чем кадмий (-0,403В), поэтому он является анодом, а кадмий катодом.

Анодный процесс: Zn0-2e=Zn2+

Катодный процесс:

в кислой среде 2Н+ + 2е = Н2

в нейтральной среде 1/2О2 + Н2О + 2е
= 2ОН-

Схема образующегося гальванического элемента во влажном воздухе:

(–)ZnZn2+| O2,H2O |OH–Cd(+).

Схема образующегося гальванического элемента в кислом растворе:

(–)ZnZn2+|НС1|H2Cd(+).

В кислой среде на поверхности кадмия выделяется газообразный водород. В раствор переходят ионы Zn2+.

Так как ионы Zn2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии во влажной среде будет Zn(OH)2.
Пример 12.2. Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадает в кислую среду (НС1)? Приведите уравнения анодного и катодного процессов, схему образующегося гальванического элемента. Каков состав продуктов коррозии?

Решение.

По положению в ряду напряжений металлов видно, что хром более активный металл (0Сr3+/Cr = –0,744 В), чем медь (0Сu2+/Cu = 0,337 В). В образованной гальванической паре Cr – анод, он окисляется, а Cu – катод, на ее поверхности выделяется (восстанавливается) водород из НС1.

Анодный процесс: Cr –3ē = Cr3+

Катодный процесс в кислой среде: 2Н+ + 2ē  Н2

Схема гальванического элемента: (–)CrCr3+HClН2Cu(+)

Появляющиеся ионы Cr3+ образуют с хлорид - анионами (из НС1) растворимое соединение – CrC13, на поверхности меди выделяется Н2.
Контрольные вопросы

246. Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

247. Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое железо? Как происходит коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия во влажном воздухе и в кислой среде? Составьте уравнения анодного и катодного процессов. Приведите схемы образующихся гальванических элементов.

248. Какой металл целесообразнее выбрать для протекторной защиты железного изделия: цинк, никель или кобальт? Почему? Составьте уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии таких изделий. Каков состав продуктов коррозии?

249. Железное изделие покрыли никелем. Какое это покрытие — анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения
анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

250. Хромовую пластинку и пластинку из хрома, частично покрытую серебром, поместили в раствор соляной кислоты. В каком случае процесс коррозии хрома протекает более интенсивно? Почему? Приведите уравнения соответствующих процессов.

251. Какие металлы могут быть использованы в качестве анодного покрытия сплава Zn-Cd? Приведите уравнения анодного и катодного процессов при коррозии такого сплава во влажном воздухе в отсутствие анодного покрытия.

252. Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии?

253. Какие из перечисленных металлов могут быть использованы для протекторной защиты железного изделия в присутствии электролита, содержащего растворенный кислород в нейтральной среде: алюминий, хром, серебро, кадмий? Приведите уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии таких изделий. Каков состав продуктов коррозии?

254. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения соответствующих анодных и катодных процессов.

255. Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?

256. Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начавшееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку медной палочкой на последней начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнения протекающей химической реакции.

257. В раствор хлороводородной (соляной) кислоты поместили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит
интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив электронные уравнения соответствующих процессов.

258. Приведите по одному примеру катодного и анодного покрытия для кобальта. Составьте уравнения катодных и анодных процессов во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты при нарушении целостности покрытия.

259. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний — никель. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

260. Медь не вытесняет водород из разбавленных кислот. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикоснуться цинковой, то на меди начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнение протекающей химической реакции.

261. Изделие из алюминия склепано медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии с водородной деполяризацией, если эти металлы попадут в кислую среду (НСl)? Составьте уравнения происходящих при этом процессов, приведите схему образующегося гальванического элемента. Определите продукты коррозии.

262. Составьте уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары магний – свинец. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

263. Медное изделие покрыли серебром. К какому типу относится такое покрытие – к анодному или катодному? Составьте уравнения электродных процессов коррозии этого изделия при нарушении целостности покрытия во влажном воздухе и в растворе азотной кислоты. Приведите схемы образующихся при этом гальванических элементов.

264. Железное изделие покрыли кадмием. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в хлороводородной (соляной) кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

265. В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

Смотрите также файлы