7.6. Решение типовых задач

Задача 1. В каком направлении пойдёт реакция между оксидом свинца (IV) и иодидом калия в кислой среде в стандартных условиях?

Решение. По табл. III находим стандартные окислительно-восстановительные потенциалы: = + 0,54 B; = + 1,46 B, т.к. > роль окислителя выполняет PbO₂, а восстановителя  ионы иода.

ΔE = 1,46  0,54 = + 0,92(B).

ΔЕ > 0, реакция возможна по уравнению:

PbO₂ + 2KJ + 4HNO₃ = J₂ + 2KNO₃ + Pb(NO₃)₂ + 2H₂O.

Задача 2. Будет ли идти процесс окисления разбавленной серной кислотой: а) серебра, б) меди, в) железа, г) цинка?

Решение. Выпишем величины окислительно-восстановительных потенциалов из табл. III:

= + 0,80 B; =  0,44 В;

= + 0,34 B; =  0,76 B;

а) ΔЕ = 0,00  0,80 =  0,80 (B), ΔЕ < 0;

реакция не возможна в стандартных условиях.

б) ΔЕ = 0,00  0,34 =  0,34 (В), ΔЕ < 0;

реакция не возможна в стандартных условиях.

в) ΔЕ = 0,00  (0,44) = + 0,44 (В), ΔЕ > 0;

реакция возможна в стандартных условиях.

г) ΔЕ = 0,00  (0,76) = + 0,76 (В), ΔЕ > 0;

реакция возможна в стандартных условиях.

Задача 3. Возможна ли реакция окисления меди разбавленной азотной кислотой?

Решение. Из табл. III выписываем величины окислительно-восстановительных потенциалов: = + 0,34 B, = + 0,96 B,

т.к.  , то азотная кислота является окислителем, а медь  восстановителем:

ΔЕ = 0,96  0,34 = + 0,62 (В), ΔЕ > 0, реакция возможна.

Задача 4. Может ли ион железа (III) окислять ионы галогенов?

Решение. Из табл. III выписываем значения окислительно-восстановительных потенциалов:

Потенциал пары Fe³⁺/Fe²⁺ больше только потенциала пары J₂/2J^, поэтому, т.к. ΔE = 0,77  0,54 = + 0,23 (B), ΔE > 0, реакция возможна: 2Fe³⁺ + 2J^ = 2Fe²⁺ + J₂

Остальные ионы галогенов ионом железа (III) не окисляются (ΔE< 0).

Задача 5. Будет ли взаимодействовать магний с раствором сульфата никеля?

Решение. Вычислим электродвижущую силу для этого процесса:

Т.к. ΔE > 0, то реакция возможна: Mg + NiSO₄ = MgSO₄ + Ni

Задача 6. Возможно ли взаимодействие меди с раствором хлорида железа (III)?

Решение. Вычислим электродвижущую силу для этих пар:

ΔЕ = + 0,77  (+0,34) = + 0,43 (B), ΔЕ > 0.

Реакция протекает по уравнению: Сu + 2FeCl₃ = CuCl₂ + 2FeCl₂.

Эта реакция используется на практике для травления медьсодержащих электропроводникoв с помощью раствора хлорида железа (III).

Задача 7. Возможно ли взаимодействие серебра с раствором хлорида железа (III)?

Решение. Вычислим электродвижущую силу для этой пары:

ΔE = + 0,77  (+0,80) =  0,03 (B).

ΔЕ < 0, реакция не идёт в прямом направлении, но может идти в обратном: Ag⁺ + Fe²⁺ = Fe³⁺ + Ag

Задача 8. Какой из металлов  магний или цинк  будет более активно вытеснять никель из его соли?

Решение. Вычислим электродвижущую силу для двух возможных реакций:

Zn + NiSO₄ = ZnSO₄ + Ni (1)

Mg + NiSO₄ = MgSO₄ + Ni (2)

ΔE₁ =  0,25  ( 0, 76) = + 0,51 (B)

ΔE₂ =  0,25  ( 2,36) = + 2,11 (B).

Вторая реакция протекает гораздо интенсивнее, чем первая.

Задача 9. Какой из восстановителей – Mn²⁺ или Сr³⁺ – быстрее окислится персульфат-ионами S₂O₈^2– в кислой среде?

Решение. Вычислим электродвижущую силу для каждого взаимодействия:

ΔE₁ = 2,00 – 1,36 = +0,64 (B), ΔE₂ = 2,00 – 1,51 = + 0,49(B).

Т.к. ΔE₁ > ΔЕ₂, то катионы хрома Cr³⁺ окисляются быстрее, чем катионы Мn²⁺.

Задача 10. Какие ионы можно восстановить иодоводородной кислотой HJ?

Решение. Нормальный окислительно-восстановительный потенциал пары

J₂ + 2ē  2J^–

= + 0,535 B. Иодоводородная кислота способна восстановить те ионы, нормальный окислительно-восстановительный потенциал которых больше +0,535 В, т.е. ионы мышьяковой кислоты ( = +0,56 B), перманганат-ионы ( = +0,58 B), ионы железа (III) ( = +0,77 B), ионы NO₂^– ( = +1,00 B), персульфат-ионы ( = +2,01 B) и др.

Задача 11. Как протекает реакция окисления-восстановления олова с соляной кислотой?

Решение. = +0,01 B; =  0,136 В; = 0,00 B.

ΔΕ₁ = 0,00  (+0,01) =  0,01 (В);

ΔЕ₂ = 0,00  (0,136) = +0,136 (В).

Т.к. ΔЕ₂ > 0, то реакция пойдёт до Sn²⁺ по уравнению:

Sn + 2HCl = SnCl₂ + H₂

Все приведённые вычисления сделаны с учётом, что концентрации (активности) реагирующих между собой веществ равны 1 моль/л.

Задача 12. Вычислить окислительно-восстановительный потенциал в растворе, содержащем: [Cr₂O₇^2]= [Cr³⁺] = 10^1 моль/л и имеющем рН = 2.

Решение. Запишем ионно-электронное уравнение реакции восстановления:

По таблице III находим: = +1,33 В. Концентрация ионов водорода равна: [H⁺] = 10^2 моль/л. Запишем уравнение Нернста и, подставляя данные задачи, получим: