ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 18
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Зачётная работа 2 семестра 2022–2023 учебного года
Задание 1. Подберите коэффициенты в следующих реакциях ионно-электронным методом. Укажите окислитель и восстановитель.
а) MnSO4 + Ca(OCl)2 + NaOH → MnO2↓ + CaCl2 + Na2SO4 + H2O
б) CuS↓ + HNO3 (конц.) → Сu(NO3)2 + NO↑ + H2O + S↓
Решение:
а)
2 Mn2+ + 4OH- – 2e– → MnO2↓ + 2H2O окисление1 2OCl– + 2H2O + 4e– → 2Cl–+4OH– восстановление
2Mn2+ + 8OH-+ 2OCl– + 2H2O→ 2MnO2↓ + 4H2O + 2Cl–+4OH–
2Mn2+ + 4OH-+ 2OCl–→ 2MnO2↓ + 2H2O + 2Cl–
2MnSO4 + Ca(OCl)2 + 4NaOH → 2MnO2↓ + CaCl2 + 2Na2SO4 + 2H2O
Сульфат марганца(II) MnSO4(Mn2+) – восстановитель.
Гипохлорит кальция Ca(OCl)2(OCl–) – окислитель.
б)
3 CuS– 2e– → Сu2+ + S↓ окисление2 NO3– + 4H++ 3e– → NO↑ + 2H2O восстановление
3CuS + 2NO3– + 8H+ → 3Сu2+ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O
3CuS↓ + 8HNO3 (конц.) → 3Сu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O + 3S↓
Сульфид меди(II) CuS – восстановитель.
Концентрированная азотная кислота HNO3(NO3
–) – окислитель.
Задание 2. Запишите уравнения электродных реакций и суммарное уравнение электролиза водного раствора заданной соли Ni(NO3)2, вычислите теоретический потенциал разложения этой соли при проведении электролиза:
а) на инертных электродах;
б) при использовании свинцового анода.
Решение:
а) Электролиз водного раствора нитрата никеля(II) с инертным анодом
В растворе происходит диссоциация соли:
Ni(NO3)2 → Ni2+ + NO3–
На катоде пойдет восстановление ионов никеля. Так как в нитрат-ионе азот находится в выcшей степени окисления, то его разрядка на аноде не возможна и происходит окисление воды.
2 K(–) Ni2+ + 2ē → Ni0,E°(Ni2+/Ni0) = -0,250 В1 A(+) 2Н2О – 4ē → О2 + 4Н+,E°(O2,H+/H2O) = 1,228 В
Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса.
Краткое ионное уравнение:
2Ni2+ + 2Н2О → 2Ni0 + О2 + 4Н+
молекулярное уравнение
2Ni(NO3)2 + 2Н2О → 2Ni0 + О2 + 4НNO3
E°(разложения) = E°(анодного процесса) ‒ E°(катодного процесса) = 1,228 ‒ (-0,250) = 1,478 (В).
б) При электролизе водного раствора нитрата никеля(II) со свинцовым анодом в качестве восстановителей будем рассматривать NO3–, H2O и сам анод Pb. Нитрат-ион NO3–разряжаться не будет, а при сравнении электродных потенциалов H2O и Pb видно, что более сильным восстановителем является Pb: E°(Pb2+/Pb0) E°(O2,H+/H2O). На электродах идут следующие процессы:
1 K(–) Ni2+ + 2ē → Ni0,E°(Ni2+/Ni0) = -0,250 В1 A(+) Pb0 – 2ē → Pb2+, E°(Pb2+/Pb0) = -0,126В
Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса.
Краткое ионное уравнение:
Pb0 + Ni2+ → Pb2+ +Ni0
молекулярное уравнение
Pb0 + Ni(NO3)2 → Pb(NO3)2+Ni0
E°(разложения) = E°(анодного процесса) ‒ E°(катодного процесса) = -0,126 – (-0,250) = 0,124 (В).
Задание 3. Составьте уравнение реакции, используя справочные данные стандартных электродных потенциалов:
а) φo(Pb+4/Pb2+) = 1,8 В
б) φo([Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4- ) = 0,368В
Решение:
Сравним стандартные электродные потенциалы двух процессов.
Так как φo([Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4- ) < φo(Pb+4/Pb2+), то [Fe(CN)6]4- является восстановителем и будет участвовать в процессе окисления до [Fe(CN)6]3-, а Pb+4 является окислителем и в ходе реакции восстанавливается до Pb2+.
2 [Fe(CN)6]4- – 1e– →[Fe(CN)6]3- окисление1 Pb+4 +2e– →Pb2+ восстановление
2[Fe(CN)6]4- + Pb+4 →2[Fe(CN)6]3- + Pb2+.
Задание 4. Какой металл будет подвергаться коррозии, если заданная пара металлов Cr/Mg попадает в кислую среду? Составьте схему образующегося при этом гальванического элемента. Запишите уравнение электродных процессов и общее уравнение коррозии.
Решение:
Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что магний является более активным металлом (E0Mg2+/Mg0 = -2,363В) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Хром является катодом (E0Cr2+/Cr0 = -0,913В). Магний растворяется, а на хроме идет процесс восстановления протонов до молекулярного водорода.
e–A(–) Mg | H+ | Cr (+)K
-2,363В < -0,913B
2 A(–) Mg – 2ē → Mg2+ окисление1 K(+) 2Н+ + 2ē → Н2 восстановление идет на катоде (хром)
Общее уравнение коррозии будет иметь вид:
2Mg + 2H+ → 2Mg2+ + H2
Задание 5. Какой металл является анодным по отношению к покрываемому металлу: а) Fe покрытo Mn; б) Fe покрытoNi. Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах, и общее уравнение коррозии, протекающей во влажном воздухе при атмосферной коррозии.
Решение:
а) Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что марганец является более активным металлом (E0Mn2+/Mn0 = -1,180В) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Железо является катодом (E0Fe2+/Fe0 = -0,440В). Цинк растворяется, а на железе восстанавливается молекулярный кислород.
e–A(–) Mn | H2O, O2 | Fe (+)K
-1,180В < -0,440B
2 A(–) Mn – 2ē → Mn2+ – окисление1 K(+) О2 + 2Н2О + 4ē → 4ОН– – восстановление идет на катоде (железо)
Итоговое уравнение реакции будет иметь вид:
2Mn +
O2 + 2H2O → 2Mn(OH)2↓
Марганец является анодным покрытием для железа.
б) Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что железо является более активным металлом (E0Fe2+/Fe0 = -0,440В) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Никель является катодом (E0Ni2+/Ni0 = -0,250В). Железо растворяется, а на никеле восстанавливается молекулярный кислород.
e–A(–) Fe | H2O, O2 | Ni (+)K
-0,440В < -0,250B
2 A(–) Fe – 2ē → Fe2+ – окисление1 K(+) О2 + 2Н2О + 4ē → 4ОН– – восстановление идет на катоде (никель)
Итоговое уравнение реакции будет иметь вид:
2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2↓
Никель является катодным покрытием для железа.
Задание 6. Вычислите потенциал электрода, в котором металлическая пластинка кадмия погружена в раствор собственной соли с концентрацией катионов [Сd2+] = 0,006 н.
Решение:
По уравнению Нернста, вычисляем значения электродного потенциала кадмия в растворе заданной концентрации. В уравнение Нернста входит значение молярной концентрации, поэтому переведем нормальную концентрацию Сd2+ в молярную:
См(Сd2+) = 1/2Сн(Сd2+) = ½ · 0,006 = 0,003 (моль/л)
EСd2+/Cd0= E0 Сd2+/Cd0 + (0,059/2)· lgCCd2+= –0,402 + (0,059/2) lg0,003= – 0,476 (B)
Ответ: EСd2+/Cd0= – 0,476 B.
Задание 7. Определите направление тока во внешней цепи гальванического элемента:
Zn/ZnCl2(0,00012 н) // CuSO4 (0,005 М) / Cu
|___________________________________|
Запишите уравнения электродных процессов. На каком электроде происходит растворение металла?