Файл: общая и неорганическая химия.pdf

261.Определите, чему равен потенциал ртутного электрода в насыщенном растворе сульфида ртути (II).

262.Вычислите потенциал серебряного электрода, опущенного в насыщенный раствор сульфида серебра.

263.Чему равен потенциал свинцового электрода в насыщенном растворе сульфата свинца (II), содержащем дополнительно 0,5 моль/л серной кислоты?

264.В каком из растворов потенциал серебряного электрода больше: в насыщенном растворе бромида серебра или в насыщенном растворе иодида серебра? Ответ подтвердите расчетом.

Для заданий 265–269. Вычислите ЭДС, напишите уравнения электродных процессов и составьте схему гальванического элемента, состоящего:

265.из металлического никеля, погруженного в 0,1 М раствор сульфата никеля (II), и металлической меди, погруженной в 0,2 н. раствор сульфата меди (II);

266.металлического магния, погруженного в 0,05 М раствор сульфата магния, и металлической меди, погруженной в 0,5 н. раствор сульфата меди (II);

267.металлического серебра, погруженного в 0,05 М раствор нитрата серебра, и металлической меди, погруженной в 0,5 н. раствор нитрата меди (II);

268.металлического цинка, погруженного в 0,02 н. раствор нитрата цинка, и металлического серебра, погруженного в 0,02 н. раствор нитрата серебра;

269.металлического магния, погруженного в 0,5 М раствор нитрата магния, и металлического свинца, погруженного в 0,5 н. раствор нитрата свинца (II).

270.ЭДС гальванического элемента, составленного из стандартного водородного электрода и никелевого электрода в растворе сульфата никеля (II), равна 300 мВ. Рассчитайте концентрацию сульфата никеля (II) в растворе, составьте схему гальванического элемента и уравнения электродных процессов, если никелевый электрод является анодом.

271.Гальванический элемент состоит из стандартного водородного электрода и водородного электрода, погруженного в раствор с pH = 12. Составьте схему, рассчитайте ЭДС гальванического элемента и напишите уравнения электродных процессов.

272.Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых медь служила бы катодом, а в другом – анодом. Напишите

117

уравнения электродных процессов и уравнения реакций, лежащих в основе работы этих элементов. Вычислите значения стандартных ЭДС.

273.Как изменится ЭДС гальванического элемента, состоящего из металлического серебра в 0,1 М растворе нитрата серебра и металлического цинка в 0,1 М растворе нитрата цинка, если концентрацию солей в растворах уменьшить в 10 раз? Ответ подтвердите расчетом.

274.Определите ЭДС гальванического элемента, состоящего из двух серебряных электродов, один из которых погружен в раствор с концентрацией нитрата серебра 0,1 М, а другой – в насыщенный раствор хлорида серебра. Какой из электродов будет катодом, какой – анодом? Составьте схему элемента и уравнения электродных процессов.

275.Используя значения стандартных окислительно-восста- овительных потенциалов, установите, может ли сульфат железа (II) окислиться до сульфата железа (III) под действием кислорода в кислой среде при стандартных условиях.

276.Может ли нитрит натрия окислиться под действием KMnO4 в нейтральной и щелочной средах? Определите термодинамическую вероятность протекания этих реакций, используя значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.

277.Какой из галогенов (Cl2, Br2, I2) способен при стандартных условиях окислить сульфит-ион в кислой среде? Рассчитайте ∆E0 и ∆G0 процессов.

278.Проведите термодинамический анализ возможности окисления при стандартных условиях HCl, HBr, HI до свободного галогена серной кислотой.

279.Запишите продукты окислительно-восстановительной реакции

KMnO4 + H2O2 + H2SO4 →

Рассчитайте ∆G0 и Kравн при стандартных условиях.

280. В каком направлении будут протекать при стандартных условиях реакции

KI + NaClO3 + H2SO4 Ђ I2 + NaCl + K2SO4 + H2O

Cl2 + I2 + H2O Ђ HClO + HI ?

Вычислите ∆E0 и ∆G0 процессов.

281. Какой из галогенов (Cl2, Br2, I2) способен окислить манганат калия до перманганата? Используйте значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.

118

282.Определите возможность приготовления растворов, содержащих одновременно: пероксид водорода и иодоводород; бромат калия и бромоводород. Ответ дайте на основании расчета ∆E0

и∆G0.

283.Запишите продукты окислительно-восстановительной реакции:

KMnO4 + Na2SO3 + H2O →

Рассчитайте ∆G0 и Kравн при стандартных условиях.

284.Проведите термодинамический анализ возможности окисления гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III) кислородом воздуха при стандартных условиях. Составьте уравнение реакции.

285.Используя значения стандартных окислительновосстановительных потенциалов, определите возможность окисления оксида марганца (IV) хлоратом калия в щелочном растворе.

286.Установите возможность окисления сероводорода азотистой кислотой, используя значения стандартных окислительно-восстано- вительных потенциалов.

287.Можно ли получить иод взаимодействием оксида марганца (IV) с иодидом калия в сернокислотном растворе при стандартных условиях? Рассчитайте ∆E0 и ∆G0 процесса.

288.Запишите продукты окислительно-восстановительной реакции

FeCl2 + KMnO4 + HCl →

Вычислите ∆G0 и Kравн при стандартных условиях.

289.Возможно ли взаимодействие пероксида водорода с хлорноватистой кислотой при стандартных условиях? Рассчитайте ∆E0 и ∆G0 процесса.

290.Используя значения стандартных окислительно-восста- новительных потенциалов, определите, в какой среде – кислой или

щелочной – возможно протекание реакции между KMnO4 и пероксидом водорода.

291.Закончите уравнение окислительно-восстановительной реакции

K2Cr2O7 + NaI + H2SO4 →

Найдите ∆G0 и Kравн при стандартных условиях.

119

13. ЭЛЕКТРОЛИЗ. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

Электролизом называются окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах при пропускании постоянного электрического тока от внешнего источника через раствор или расплав электролита.

При электролизе работа электрического тока превращается в свободную энергию (энергию Гиббса) продуктов электролиза. Электролиз используется для получения энергоемких химических веществ, таких как H2, Cl2, металлы (Al, Zn, Ni, Cu, щелочные металлы), а также многих окислителей (KMnO4, H2S2O8, H2O2, MnO2).

Суммарная окислительно-восстановительная реакция, протекающая при электролизе, самопроизвольно идти не может, т. е. энергия Гиббса такой реакции больше нуля. Самопроизвольно может проходить обратная реакция, которая может быть основой работы гальванического элемента. Поэтому любому процессу электролиза соответствует гальванический элемент, в котором протекает окислительно-восстановительная реакция, обратная к той, которая идет при электролизе. При электролизе на электродах протекают полуреакции, обратные к тем, которые проходят в соответствующем гальваническом элементе.

Катодом в электролитической ячейке так же, как и в гальваническом элементе, будет электрод, на котором протекает полуреакция восстановления, а анодом – электрод, на котором протекает полуреакция окисления. Однако знаки электрических потенциалов электродов поменяются в сравнении с гальваническим элементом: катод будет иметь отрицательный потенциал, т. е. «–», а анод – положительный, т. е. «+». Электроды, используемые в электролитической ячейке, могут быть нерастворимыми или растворимыми. Нерастворимые электроды не участвуют в электродных процессах, и к ним относят благородные металлы, графит, оксидные электроды. Растворимыми в процессе электролиза могут быть электроды из активных металлов, используемые в качестве анодов.

При электролизе расплавов солей на катоде будет идти восстановление катионов металла

К! : Zn2+ + 2e− = Zn

а на аноде – окисление анионов кислотного остатка. На аноде легко окисляются простые бескислородные анионы: Cl– , Br– , I– , S2– , например

120