Контрольные задания:

1. Составьте схемы электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнениях реакций:

а) HNO₃ + С → СО₂ + NO + H₂O;

б) HNO₃ + AsH₃ → H₃AsO₄ + NO₂ + H₂O;

2.Написать уравнения реакций :

а) КI + КNO₂ + Н₂SO₄ =

б) КNO₂ + КМnО₄ + Н₂SO₄ =

3.Пользуясь ионно – электронным методом, составить ионные и молекулярные уравнения реакций, протекающих по схемам:

а) СIO₃¯ + NO₂¯ → CI¯ + NO₃¯

б) МnO₄^2¬ + Н₂О → МnO₄¯ + МnO₂ + OH¯

4. Определить эквиваленты КСIO4, если это вещество в процессе реакции восстанавливается:

а) до КСI б) до СI₂.

5. Какой объем раствора дихромата калия, содержащего 14,7 г К₂Сr₂O₇ в 1 л, необходим для окисления 2 л децимолярного раствора сероводорода в присутствии разбавленной серной кислоты ? Ответ : 1,33 л.

6. Сколько литров углекислого газа при 27 ⁰С и 100 кПа получится при взаимодействии в сернокислом растворе 79 г КМnO₄ с оксалатом натрия Nа₂С₂О₄? Ответ : 62,4 л.

7.В какой среде меньше расходуется окислителя КМnO₄: в кислой, нейтральной или щелочной ? Почему?

8 Закончить составление уравнений внутримолекулярных окислительно –

восстановительных реакций и указать, какой атом или ион выполняет функцию восстановителя, а какой окислителя:

а) KNO₃ → KNO₂ + ……

б) AgNO₃ → AgNO₂ + NO₂ + ……

в) NH₄NO₃ → N₂O + ……

9. Сколько литров 30 % - ной соляной кислоты и пиролюзита, содержащего 90% двуокиси марганца прореагировали между собой, если выделившийся хлор при температуре 17 ◦ С и давлении 100 кПа занимал объем 8 л ? Ответ : 161,4 г кислоты и 32,5 г МnO₂

10. Как теоретически предсказать возможность самопроизвольного протекания окислительно – восстановительных реакций?

Лабораторное занятие 12 Тема: «Работа гальванического элемента. Расчет эдс гальванического элемента. Формула Нернста» (1 час)

Цель занятия: формирование понятий о электродном потенциале, гальваническом элементе.

Обрудование и реактивы: химические стаканы 50 мл, стеклянная изогнутая трубка, милливольтметр, рН-метр. IM и 0,1М растворы сульфата цинка, IM раствор сульфата меди, раствор хлорида калия.

Выполнение работы:

Устройство для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую энергию называется гальваническим элементом. Рассмотрим работу медно-цинкового гальванического элемента. Элемент составлен из цинковой пластины, погруженной в раствор сульфата цинка и медной пластины; погруженной в раствор сульфата меди. Оба раствора соприкасаются друг с другом.

Рис. I Схема медно-цинкового гальванического элемента

Они разделены перегородкой из пористого материала, пропускающего сульфат-ионы. При работе гальванического элемента протекает суммарная реакция: Zn + CuSO₄ = ZnS0₄ + Сu

Здесь процессы окисления и восстановления разделены в пространстве, и чтобы осуществить процесс восстановления ионов меди, электроны от окислителя переходят по проводнику, т.е. создают ток по внешней цепи. Цинковый электрод источник электронов, поступающих во внешнюю цепь, принято называть отрицательным (анод), а медный электрод - положительным (катод). Уравнения электродных процессов, протекающих при работе гальванического элемента:

анодный процесс, окисление: Zn - 2ё = Zn

катодный процесс, восстановление: Сu⁺² + 2ё = Сu°

Гальванический элемент можно записать в виде краткой электрохимической схемы:

А(-) Zn/ ZnS0₄// CuSO₄, /Cu (+) К А (-) Zn / Zn+² // Сu+² / Сu ° (+) К

где одна черта означает границу между электродами и раствором, две черты -границу между растворами, в скобках знаки электродов, причем анод записывается слева, катод - справа. Необходимое условие работы гальванического элемента -разность потенциалов его электродов. Электрод с меньшим потенциалом является анодом. Электродвижущая сила гальванического элемента (Э.Д.С.) - величина положительная и определяется как разность потенциалов катода и анода.

Э.Д.С = Е_К-Е_а

1. ЗНАЧЕНИЕ ТЕМЫ. Действие гальванического элемента основано на протекании в нем окислительно - восстановительной реакции, в которой пространственно разделены процессы окисления и восстановления, а электроны от окислителя к восстановителю направлены по металлическому проводнику. Осуществление этого процессаnна практике позволяет промышленности получить самые различные виды электрических батареек, аккумуляторов и других источников постоянного электрического тока.

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научиться работать с гальваническим элементом, писать уравнения электродных процессов, иметь понятие об ЭДС элемента.

ХОД РАБОТЫ:

Опыт 1. Составление гальванических элементов.

Один из микростаканчиков заполнить IM раствором сульфата цинка, другой - IM раствором сульфата меди. Соединить стаканчики электролитным мостиком, заполненным насыщенным раствором хлорида калия в смеси с агар-агаром. Опустить в раствор сульфата цинка узкую цинковую пластинку, а в раствор сульфата меди - медную. Соединить электрическим проводом опущенные пластинки с гальванометром или другим регистрирующим прибором. Наблюдать отклонение стрелки гальванометра, указывающее на возникновение электрического тока.

Опыт 2. Составление концентрационного гальванического элемента. Наполнить микростаканчики раствором сульфата цинка разной концентрации: первый стаканчик - 1 M ZnS0₄, второй - 0,01 M ZnS0₄. Соединить стаканчики электролитным мостиком. Опустить в каждый стаканчик цинковые полоски и соединить их проводом с гальванометром. Отклоняется ли стрелка гальванометра? Написать уравнения химических реакций, протекающих на электродах гальванических элементов, и суммарное уравнение химической реакции в результате которой возникает электрический ток в данном элементе.В каком направлении перемещаются электроны во внешней цепи? Выписать из приложения к лабораторному практикуму числовые значения стандартных электродных потенциалов меди и цинка и вычислить ЭДС медно-цинкового элемента.Какие ионы и в каком направлении перемещаются в растворе? Вычислить стат. ЭДС серебр. концентрационного гальванического элемента. Представить преподавателю отчет письменный на утверждение о проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Напишите молекулярные и ионные уравнения возможных реакций вытеснения металлов из их солей другими металлами и укажите стрелками переход электронов:

а) Zn(NO₃)₂ + Pb

б) AlCl₃ + Mg

в) AgNO₃ + Cu

2. Химически чистый цинк почти не реагирует с соляной кислотой. При добавлении к этим веществам соли никеля происходит энергичное выделение водорода. Объясните эти явления.

3. Вычислить э.д.с. медно-кадмиевого гальванического элемента, в котором концентрация ионов Сd²⁺ составляет 0,8 моль / л, а ионов Сu²⁺ - 0,01моль / л.

4. Гальванический элемент

( - ) 2 Сr / 2Crl³⁺ | Н₂SО₄ | (Pb) 3 Н₂ / 6H⁺ (+)

образовавшийся при коррозии хрома, спаянного со свинцом, даёт ток силой 6 А. Какая масса хрома окислится и сколько литров водорода выделится за 55 с работы этого элемента?

Ответ: (0,04 л; 0,06 г)

5. Вычислите массу металла, окисляющегося при коррозии при нарушении целостности поверхностного слоя медного покрытия на алюминии, если за 45 с работы этой гальванопары нп катоде выделилось 0.09 л водорода (н.у.). Какую силу тока даёт эта гальванопара?

6. Составьте схему коррозионного гальванического элемента, образованного железом в контакте с медью: а) в кислой среде; б) во влажной среде. Напишите уравнение реакций, протекающих на анодном и катодном участках элемента.