- •Глава 1. Основные химические понятия и законы. Агрегатные состояния веществ
- •1.1. Химия – наука о веществах и их превращениях
- •1.2. Атомно-молекулярное учение
- •1.3. Закон постоянства состава
- •1.4. Закон простых кратных отношений
- •1.5. Атомные и молекулярные массы
- •1.6. Количество вещества
- •1.7. Закон Авогадро
- •1.8. Закон простых объемных отношений Гей-Люссака
- •1.9. Закон эквивалентов
- •1.10. Газовые законы
- •1.11. Закон Бойля-Мариотта
- •Глава 2. Основные классы неорганических соединений
- •2.1. Классификация неорганических веществ
- •2.2. Классификация реакций в неорганической химии
- •2.3. Номенклатура, получение и химические свойства неорганических веществ
- •Глава 3. Строение атома
- •3.1. История развития учения о строении атома
- •3.2. Квантово-механическая модель строения атома
- •3.2.1. Квантовые числа
- •3.2.2. Строение многоэлектронных атомов
- •3.3. Периодический закон д.И. Менделеева
- •3.3.4.1. Атомные радиусы.
- •Глава 4. Химическая связь
- •4.1. Химичсекая связь
- •4.1. Образование и свойства химической связи
- •4.1.1. Полярность связи
- •4.1.2. Поляризуемость связи
- •4.1.3. Энергия и длина связи
- •4.1.4. Направленность ковалентной связи
- •4.1.4.1. Гибридизация атомных орбиталей
- •4.1.4.2. Образование σ-, π- и δ-связей
- •4.1.4.3. Образование кратных связей
- •4.2. Механизмы образования ковалентных связей
- •4.2.1. Обменный механизм
- •4.2.2. Донорно-акцепторный механизм
- •4.2.3. Насыщаемость – свойство ковалентной связи
- •4.3. Ионная химическая связь
- •4.4. Метод валентных связей
- •4.5. Метод молекулярных орбиталей
- •4.5.1. Связывающие и разрыхляющие орбитали
- •4.5.2. Порядок и энергия связи
- •4.5.3. Электронные конфигурации молекул
- •4.6. Металлическая связь
- •4.7. Межмолекулярное взаимодействие
- •4.7.2. Водородная связь
- •4.8. Химическая связь и строение вещества
- •4.8.1. Общая характеристика жидкого состояния.
- •4.8.2. Характеристика свойств веществ в твердом состоянии
- •Глава 5. Химическая термодинамика
- •5.1. Основные понятия и определения
- •5.2. Функции состояния
- •5.2.1. Внутренняя энергия (u)
- •5.2.2. Энтальпия (н)
- •5.2.3. Закон Гесса
- •Рассмотрим некоторые следствия из закона Гесса:
- •5.2.4. Энтропия (s)
- •5.2.5. Энергия Гиббса (g)
- •Глава 6. Химическая кинетика
- •6.1. Скорость химической реакции
- •6.2. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции
- •6.3. Влияние температуры на скорость химической реакции
- •6.4. Влияние катализаторов на скорость химической реакции
- •6.6. Химическое равновесие
- •6.7. Принцип Ле-Шателье
- •6.8. Фазовые равновесия
- •6.9. Термический анализ
- •Контрольные вопросы
- •Ответы к тестовым заданиям
- •Лабораторная работа № 5 Скорость химической реакции. Катализ
- •Ход работы
- •Глава 7. Растворы. Дисперсные системы
- •7.1. Растворы как гомогенные системы
- •7.2. Вода
- •7.3. Способы выражения состава раствора
- •7.4. Растворимость веществ в воде
- •7.5. Изменение энтальпии и энтропии при растворении
- •7.6. Свойства разбавленных молекулярных растворов
- •7.6.1. Закон Рауля
- •7.6.2. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения разбавленных молекулярных растворов
- •7.6.3. Осмос
- •7.7. Растворы электролитов
- •7.7.1. Степень диссоциации
- •7.7.2. Диссоциация слабых электролитов. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда
- •7.7.3. Теория сильных электролитов
- •7.8. Реакции обмена в растворах электролитов
- •7.8.5. Буферные растворы
- •7.8.6. Гидролиз солей
- •7.9. Дисперсные системы. Коллоидные растворы
- •7.9.1. Общие понятия о дисперсных системах
- •7.9.2. Поверхностные явления
- •7.9.3. Самопроизвольные поверхностные процессы
- •7.9.4 Адсорбция
- •7.9.5. Строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Электрические свойства коллоидных растворов
- •7.9.6. Методы получения коллоидных растворов
- •7.9.7. Очистка коллоидов. Мембраны и мембранные процессы
- •7.9.8. Устойчивость коллоидных систем. Коагуляция коллоидных растворов
- •7.9.9. Оптические свойства коллоидных растворов.
- •7.9.10. Структурно-механические свойства дисперсных систем
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Ответы к тестовым заданиям
- •Лабораторная работа № 6 Часть I. Сильные и слабые электролиты
- •Ход работы
- •Лабораторная работа № 6 Часть II. Дисперсные системы и коллоидные растворы
- •Ход работы
- •Ход работы
- •Ход работы
- •Глава 8. Окислительно-восстановительные реакции
- •8.1. Определение степени окисления
- •8.2. Окисление и восстановление
- •8.3. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •8.3.1. Метод электронного баланса
- •8.3.2. Ионно-электронный метод
- •8.4. Типы окислительно−восстановительных реакций
- •8.5. Окислительно-восстановительные эквиваленты
- •Контрольные вопросы
- •Примеры решения задач
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Ответы к тестовым заданиям
- •Лабораторная работа № 7 Окислительно-восстановителдьные реакции
- •Ход работы
- •Глава 9. Электрохимия
- •9.1. Возникновение скачка потенциала на границе металл-раствор электролита. Электродные потенциалы
- •9.2. Гальванический элемент Даниэля-Якоби
- •9.2.1. Измерение электродных потенциалов. Электроды сравнения
- •9.2.2. Уравнение Нернста
- •9.2.3. Окислительно-восстановительные электроды
- •9.3. Химические источники тока
- •9.4. Коррозия металлов
- •9.4.1. Химическая коррозия
- •9.4.2. Электрохимическая коррозия
- •9.4.3. Пассивность металла
- •9.4.4. Защита металлов от коррозии
- •9.5. Электролиз
- •9.5.1. Электролиз расплавов
- •9.5.2. Электролиз расторов
- •9.5.3. Законы электролиза
- •9.5.4. Поляризация и перенапряжение
- •9.5.5. Применение электролиза
- •Контрольные вопросы
- •Примеры выполнения заданий
- •Ответы к тестовым заданиям
- •Лабораторная работа № 8 Ряд напряжений металлов и электрохимическая коррозия
- •Ход работы
- •Лабораторная работа № 9 Электролиз растворов электролитов
- •Ход работы
- •Глава 10. Общие свойства металлов
- •10.1. Положение металлов в периодической системе
- •10.2. Физические свойства металлов
- •10.3. Металлическая связь
- •10.4. Кристаллическое строение металлов
- •10.5. Получение металлов
- •10.6. Химические свойства металлов
- •Контрольные вопросы
- •Примеры выполнения заданий
- •Лабораторная работа № 10 Химические свойства металлов
- •Ход работы
- •Глава 11. Металлы d-семейства
- •11.1. Электронное стоение и положение в периодической системе
- •11.2. Физические свойства d-металлов
- •11.3. Химические свойства
- •11.4. Свойства соединений d-металлов
- •Контрольные вопросы
- •Примеры выполнения заданий
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Ответы к тестовым заданиям
- •Лабораторная работа № 11 Химические свойства соединений d-металлов
- •Ход работы
- •Глава 12. Комплексные соединения
- •12.1. Координационная теория Вернера
- •12.2. Номенклатура комплексных соединений
- •12.3. Химическая связь в комплексных соединениях
- •12.4. Комплексные соединения как электролиты
- •Контрольные вопросы
- •Примеры выполнения заданий
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 12 Комплексные соединения
- •Ход работы
- •Глава 13. Органические соединения
- •13.1. Теория химического строения а.М. Бутлерова
- •13.2. Классификация органических соединений
- •13.3. Основы номенклатуры органических соединений
- •13.4. Классификация реакций в органической химии
- •13.5. Химические свойства классов органических соединений
- •Контрольные вопросы
- •Примеры выполнения заданий
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Ключи к тестовым заданиям
- •Лабораторная работа № 13 Химические свойства органических соединений некоторых классов
- •Ход работы
- •Глава 14. Полимеры
- •14.1. Природные полимеры
- •14.1.1. Натуральный каучук
- •14.1.2. Крахмал
- •14.1.3. Целлюлоза
- •14.1.4. Белки
- •14.2. Синтетические полимеры
- •14.2.1. Получение синтетических полимеров
- •14.2.2. Структура полимеров
- •14.2.3. Химические свойства полимеров
- •14.2.4. Электрические свойства полимеров
- •Контрольные вопросы
- •Примеры выполнения заданий
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 14 Получение синтетических полимеров
- •Глава 15. Химическая идентификация веществ. Качественный и количественный анализ
- •15.1. Качественный анализ
- •15.1.1. Методы очистки и разделения веществ.
- •15.1.2. Идентификация катионов неорганических веществ
- •15.2. Количественный анализ - определение содержания компонентов в анализируемом веществе
- •15.2.1. Гравиметрический метод анализа
- •15.2.2. Титриметрический метод анализа
- •15.2.3. Оптические методы анализа
- •15.2.4. Электрохимические методы анализа
- •Задания для самостоятельной работы
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Ответы к тестовым заданиям
- •Лабораторная работа № 15 Определение общей жесткости воды
- •Ход работы
- •Заключение
- •Приложения Приложение 1 Важнейшие величины и соотношения, применяемые при решении задач
- •Приложение 2 Электроотрицательность элементов по Полингу
- •Приложение 3 Термодинамические константы некоторых веществ
- •Приложение 4 Растворимость некоторых солей и оснований в воде
- •Приложение 5 Степень диссоциации некоторых электролитов
- •Приложение 6 Константы диссоциации некоторых электролитов при 298 к
- •Приложение 7 Произведение растворимости некоторых малорастворимых электролитов при 25°с
- •Приложение 8 Стандартные электродные потенциалы ( е°) металлов при 25°с (ряд напряжений)
- •Приложение 9 Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых систем в водных растворах при 25°с
- •Приложение 10 Коэффициенты активности f ионов при различной ионной силе раствора
- •Приложение 11 Константы нестойкости комплексных ионов при 25°с*
- •Приложение 12
- •Приложение 13 Свойства и применение некоторых полимеров
- •Список литературы
- •Содержание
- •Глава 5. Химическая термодинамика 47
- •Глава 6. Химическая кинетика 54
- •Глава 7. Растворы. Дисперсные системы 74
- •Глава 8. Окислительно-восстановительные реакции 127
- •Глава 9. Электрохимия 142
- •Глава 10. Общие свойства металлов 178
- •Глава 11. Металлы d-семейства 191
- •Глава 12. Комплексные соединения 203
- •Глава 13. Органические соединения 216
- •Глава 14. Полимеры 233
- •Глава 15. Химическая идентификация веществ. Качественный и количественный анализ 249
Примеры выполнения заданий
Пример 1. Какая из приведенных реакций возможна?
Sn + ZnCl2 ? Fe + AgCl ? Al + Pb(NO3)2 ? Li + CaCl2 ?
Решение.
В задании предложены реакции между металлами и солями. В соответствии с правилом металлы, начиная с магния, вытесняют правее стоящие в ряду напряжений металлы (т.е. имеющие более положительный потенциал) (приложение 8) из растворов их солей.
Олово в ряду напряжений расположен правее цинка, т.е. имеет более положительный потенциал, и, следовательно, не может вытеснить цинк из раствора его соли.
Железо расположено левее серебра, но данная реакция невозможна, т.к. хлорид серебра нерастворимая соль.
Реакция между алюминием и нитратом свинца возможна, т.к. алюминий активнее свинца, а соль свинца растворима и может находиться в растворе:
2Al + 3Pb(NO3)2 = 2Al(NO3)3 + 3Pb
-
Al0 – 3ē Al3+
2
окисление
Pb2+ +2ē Pb0
3
восстановление
Литий стоит в ряду напряжений до кальция, но и до магния, а следовательно будет вытеснять водород из воды, а не металл из соли.
Пример 2. В соединении, с каким из полуэлементов: Mn/Mn2+, Pb/Pb2+, электрод Zn/Zn2+ будет анодом? Напишите уравнения соответствующих полуреакций.
Решение.
Анодом в электрохимии принято называть электрод, на котором идет процесс окисления. Анодом будет электрод, у которого более отрицательный электродный потенциал, а катодом – электрод с более положительным потенциалом (таблица приложения 8). Таковым в данном случае является свинец (см. ряд напряжений металлов).
Zn0 –2ē Zn2+ – анод
Pb2+ +2ē Pb0 – катод.
Пример 3. Допишите предложенную схему реакции. Оцените вероятность протекания процесса в заданном направлении при стандартных условиях. Ответ подтвердите расчетом:
Решение:
KMnO4 + H2S + H2SO4 MnSO4 + S + ….
О-ль |
MnO4– + 8H+ + 5ē Mn+2 + 4H2O |
2 |
восстановление |
В-ль |
H2S – 2ē S + 2H+ |
5 |
окисление |
2MnO4– + 16H+ + 5H2S = 2Mn2+ + 8H2O + 5S + 10H+
2MnO4– + 6H+ + 5H2S = 2Mn2+ +5S + 8H2O
2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5S + K2SO4 + 8H2O
ЭДС°р = Е°о-ля – Е°в-ля
Е°(MnO4–/Mn2+) = +1,52 B
E°(S/Н2S) =+0,14 B
ЭДСpо = 1,52 – 0,14 = 1,38 В
Ответ: ЭДС°p 0, следовательно, при стандартных условиях процесс возможен.
Пример 4. Вычислите электродный потенциал алюминия в 0,01М растворе AlCl3.
Дано: Е° = –1,662 В [Al3+] = 10–2 моль/л |
Решение:
Воспользуемся
уравнением Нернста:
|
Найти: Е(Al/Al3+) |
Ответ: Е(Al/Al3+) = –1,702 В. |
Пример 5. Вычислите электродный потенциал свинцового электрода в насыщенном растворе PbSO4 (ПР = 210–8), содержащего 0,001 моль/л ионов SO42–.
Дано: Е° = –0,126 В [SO42–] = 10–3 моль/л |
Решение: ПР = [Pb2+][SO42–];
|
ПР = 210–8 |
|
Найти: Е(Pb/Pb2+) |
Ответ: Е(Pb/Pb2+) = –0,266 B. |
Пример 6. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из медного и кадмиевого электродов в 0,01 М растворах их солей.
Дано: Е°(Cd/Cd2+) = –0,40 B E°(Cu/Cu2+) = 0,34 B |
Решение:
ЭДС = ЕК – ЕА |
[Cd2+] = 0,01 моль/л [Cu2+] = 0,01 моль/л |
|
Найти: ЭДС |
ЭДС = –0,4 – (–0,46) = 0,06 (В)
Ответ: ЭДС = 0,06 В.
Пример 7. Какие реакции протекают при электролизе на графитовых электродах расплава бромида калия?
Решение.
В расплаве соль диссоциирует на ионы: KВr K+ + Br–. Электроды из графита являются инертными, поэтому при электролизе не изменяются.
-
Катод
K+ +ē = K
2
Анод
2Br– –2ē = Br2
1
Реакция электролиза
2KBr = 2K + Br2
Ответ: в результате реакции образуется металлический калий и пары брома.
Пример 8. Написать уравнения реакций электролиза растворов солей NiCl2, Ba(NO3)2 на инертных электродах.
Решение.
а) Соль NiCl2 растворима, в воде диссоциирует на ионы: NiCl2 Ni2+ + 2Cl–. Т.к. никель имеет значение стандартного электродного потенциала меньше, чем у водорода, но больше, чем у марганца, то на катоде будут восстанавливаться ионы никеля одновременно с водой. А на аноде будут разряжаться простые анионы хлора.
-
Катод
Ni2+ +2ē = Ni
1
Анод
2Cl– –2ē = Cl2
1
Реакция электролиза
NiCl2 = Ni + Cl2
б) Ba(NO3)2 Ba2+ + 2NO3–. Катионы бария не будут восстанавливаться на катоде, т.к. стандартный электродный потенциал бария меньше потенциала марганца, поэтому на катоде будут восстанавливаться молекулы воды. На аноде будет происходить окисление молекул воды, т.к. кислородсодержащие анионы азотной кислоты в водных растворах не окисляются.
-
Катод
2Н2О +2ē = Н2 + 2ОН–
2
Анод
2Н2О –4ē = О2 + 4Н+
1
Реакция электролиза
2Н2О = 2Н2 + О2
Пример 9. Какие из имеющихся в растворе ионов и в какой последовательности будут разряжаться на инертных катоде и аноде: Ag+, Cl–, Br–, Co2+, NO3–, K+?
Решение.
На катоде: 1) Ag+ (как металл с наиболее положительным потенциалом); 2) Со2+ (будет восстанавливаться одновременно с молекулами воды). Катион К+из раствора не восстанавливается, т.к. имеет большое отрицательное значение потенциала (левее Mn).
На аноде: 1) Br– (неметалл с более отрицательным равновесным потенциалом), 2) Cl–, 3) кислородсодержищий анион NO3– из растворов не восстанавливается.
Пример 10. Какова масса металлической меди, выделившейся при электролизе раствора CuSO4 током 2 А в течении получаса?
Дано: I = 2 A |
Решение:
где A(Cu) = 64 г/моль, n = 2 (ион Cu2+ присоединяет 2ē) |
= 30 мин = 1800 с |
|
Найти: m(Cu). |
Ответ: m(Cu)=1,19 г.
Пример 11. Определите выход потоку, если при электролизе раствора сульфата никеля в течении 1 часа при силе тока 4 А на катоде выделилось 4,5 г никеля.
Дано: I = 4 A |
Решение: Найдем mтеор по формуле , где А(Ni) = 59 г/моль, n = 2 (число принимаемых никелем ē) |
= 1 ч = 3600 с m(Ni) = 4,2 г |
|
Найти: (%) |
,
,
Ответ: = 93%
Пример 12. Какой из находящихся в контакте металлов Zn-Co будет подвергаться коррозии в агрессивной среде? Напишите уравнения катодного и анодного процессов в а) кислой, б) нейтральной средах.
Решение:
При наличии контакта между металлами коррозии подвергается более активный из них, т.е. имеющий более низкое значение электродного потенциала. Этот металл будет анодом. В данном случае анодом является Zn, а катодом – Co. В зависимости от характера среды коррозия будет происходить с водородной или кислородной деполяризацией.
а) в кислой среде:
-
Анод
Zn –2ē = Zn2+
1
Катод
2Н+ +2ē = Н2
1
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2
б) в нейтральной среде:
Анод |
Zn –2ē = Zn2+ |
2 |
Катод |
O2 + 2H2O +4ē = 4OH– |
1 |
|
2Zn + 2H2O + O2 = 2Zn(OH)2 |
|
Задачи для самостоятельного решения
Задание 1. Приведите уравнения и электронный баланс возможных реакций.
Вариант |
Схемы реакций |
1 |
BaCl2 + Cd , AgNO3 + Fe , CuSO4 + Zn |
2 |
AlCl3 + Cr , FeSO4 + Zn , CoSO4 + Mn |
3 |
Mg(NO3)2 + Ca , NiSO4 + Al , SnCl2 + Mg |
4 |
Hg(NO3)2 + Cu , Cr2(SO4)3 + Sr , ZnCl2 + Al |
5 |
MnSO4 + Mg , CuCl2 + Co , NaCl + Fe |
6 |
Cd(NO3)2 + Al , K2SO4 + Li , FeSO4 + Mn |
7 |
ZnCl2 + K , NiCl2 + Mg , Cr(NO3)3 + Mn |
8 |
NiSO4 + Ag , Pb(NO3)2 + Sn , SnCl2 + Fe |
9 |
Na2SO4 + Al , CrCl3 + Zn , Cu(NO3)2 + Pb |
10 |
MnSO4 + Mg , SnSO4 + Cr , CaCl2 + Mg |
11 |
ZnCl2 + Fe , Cd(NO3)2 + Cr , NiCl2 + Co → |
12 |
AgNO3 + Pb , MgSO4 + Ba , CoSO4 + Zn |
13 |
Pb(CH3COO)2 + Sn , BaCl2 + Li , ZnSO4 + Mg |
14 |
AuCl3 + Ag , AlCl3 + Mn , MnCl2 + Mg |
15 |
Mg(NO3)2 + Ca , Cr(NO3)2 + Al , SnCl2 + Zn |
Задание 2. Составьте схемы гальванических элементов, в которых предложенный электрод был бы анодом, а в другом - катодом.
Вариант |
Электрод |
1 |
Fe/Fe2+ |
2 |
Sn/Sn2+ |
3 |
Zn/Zn2+ |
4 |
Cr/Cr3+ |
5 |
Mn/Mn2+ |
6 |
Cd/Cd2+ |
7 |
Co/Co2+ |
8 |
Ni/Ni2+ |
9 |
Pb/Pb2+ |
10 |
Cu/Cu2+ |
11 |
Al/Al3+ |
12 |
Ag/Ag+ |
13 |
Hg/Hg2+ |
14 |
Fe/Fe2+ |
15 |
Co/Co2+ |
Задание 3. В приведенных схемах реакций расставьте коэффициенты. На основании рассчета ЭДС реакций определите, возможно ли ее протекание в указанном направлении.
Вариант |
Схема реакции |
1 |
NaBr + K2Cr2O7 + H2SO4 Cr2(SO4)3 + Br2 + K2SO4 + Na2SO4 + H2O |
2 |
NaBr + MnO2 + H2SO4 MnSO4 + Br2 + Na2SO4 + H2O |
3 |
KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 MnSO4 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O |
4 |
K2CrO4 + KCl + H2O Cr(OH)3 + KOH + Cl2 |
5 |
NaClO3 + KI + H2O NaCl + I2 + KOH |
6 |
KBrO3 + KBr + H2SO4 Br2 + K2SO4 + H2O |
7 |
KClO3 + FeCl2 + HCl FeCl3 + KCl + H2O |
8 |
H2SeO3 + HI I2 + Se + H2O |
9 |
NaClO4 + KI + H2SO4 NaCl + I2 + K2SO4 + H2O |
10 |
SnCl2 + HNO2 + HCl SnCl4 + NO + H2O |
11 |
KClO3 + FeCl2 + HCl FeCl3 + KCl + H2O |
12 |
KBr + KСlO + H2O KCl + Br2 + KOH |
13 |
K2Cr2O7 + KNO2 + HNO3 Cr(NO3)3 + KNO3 + H2O |
14 |
Cr(OH)3 + Cl2 + NaOH Na2CrO4 + NaCl + H2O |
15 |
HCl + MnO2 MnCl2 + Cl2 + H2O |
Задание 4. Решите расчетную задачу.
1. Определите электродный потенциал цинка в растворе его соли с концентрацией ионов Zn2+ 0,05 моль/л.
2. Рассчитайте электродный потенциал магния в 0,001 М растворе его соли.
3. Определите электродный потенциал железа в 0,001 М растворе FeSO4.
4. Рассчитайте электродный потенциал марганца в 0,001 М растворе его соли.
5. Рассчитайте электродный потенциал хрома в 0,1 М растворе Cr2(SO4)3.
6. Вычислите потенциал свинцового электрода в насыщенном растворе PbBr2 (ПР = 910–6), при [Br–] = 1 моль/л.
7. Каков потенциал водородного электрода при рН 3,5?
8. Вычислите потенциал серебряного электрода в насыщенном растворе AgBr (ПР = 610–13), содержащем 0,001 моль/л NaBr.
9. Рассчитайте электродный потенциал цинка в 0,1 М растворе Zn(NO3)3.
10. Вычислите концентрацию ионов водорода в растворе, в котором потенциал водородного электрода равен –82 мВ.
11. Рассчитайте электродный потенциал кобальта в 0,01 М растворе CoCl2.
12. Рассчитайте электродный потенциал марганца в 0,01 М растворе соли марганца.
13. Каков потенциал медного электрода в 0,001 М растворе CuSO4?
14. Рассчитайте электродный потенциал ртути в растворе, концентрация ионов Hg2+в котором равна 0,001 моль/л.
15. Рассчитайте потенциал серебряного электрода в насыщенном растворе AgCl (ПР = 1,610–10), если концентрация ионов хлора в растворе равна 0,1 моль/л.
Задание 5. Решите расчетную задачу.
1. Вычислете ЭДС элемента, состоящего из Zn в 0,1 М растворе ZnSO4 и Pb в 0,05 М растворе Pb(NO3)2. Составьте схему элемента.
2. При какой концентрации ионов хрома ЭДС элемента, составленного из хромового и стандартного цинкового электродов, будет равна 0?
3. Чему равна ЭДС гальванического элемента, составленного из серебряного электрода в 0,001 М растворе AgNO3 и стандартного водородного электрода?
4. ЭДС элемента, составленного из стандартного H2/2H+ и свинцового электрода в 1 М растворе соли свинца, равна 126 мВ. Каков потенциал свинцового электрода?
5. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из медного и свинцового электродов в 0,01 и 0,1 М растворах их солей соответственно.
6. Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из нормального водородного электрода и водородного электрода в растворе с рН = 10.
7. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из марганца в 0,01 М растворе его соли и серебра 0,1 М растворе AgNO3.
8. Вычислите ЭДС элемента, состоящего из цинка в 0,01 М растворе ZnSO4 и стандартного водородного электрода.
9. Вычислите ЭДС медно-цинкового элемента, если металлы погружены в 0,1 и 0,01 М растворы их солей соответственно.
10. Рассчитайте ЭДС элемента сотоящего из стандартного водородного и хромового электрода в 0,01 М растворе соли хрома (II).
11. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из марганцевого и медного электродов в 0, 001 и 0,1 М растворах их солей соответственно.
12. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из магния в 0,1 М растворе его соли и свинца в 0,01 М растворе Pb(NO3)2.
13. Чему равна ЭДС свинцово-цинкового элемента, если металлы погружены в 0,01 и 0,1 М растворы своих солей соответственно?
14. ЭДС элемента, состоящего из стандартного водородного и свинцового электродов, составляет –160 мВ. Какова концентрация соли свинца?
15. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из кобальта в 0,1 М растворе хлорида кобальта (II) и меди в 0,01 М растворе сульфата меди.
Задание 6. Определите, какой из находящихся в контакте металлов, будет подвергаться коррозии в агрессивной среде? Напишите уравнения катодного и анодного процессов в а) кислой, б) нейтральной средах.
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Металлы |
Cu-Hg |
Pb-Sn |
Cd-Co |
Zn-Fe |
Ni-Sn |
Co-Mn |
Co-Cr |
|
Вариант |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Металлы |
Cd-Sn |
Fe-Al |
Ni-Zn |
Pb-Cu |
Co-Fe |
Cr-Mn |
Zn-Al |
Al-Ni |
Задание 7. Напишите уравнения реакций электролиза расплава соли на инертных электродах:
Вапиант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Соль |
K2S |
MgCl2 |
CuCl2 |
CaCl2 |
NaCl |
NaI |
BaBr2 |
CuBr2 |
Вариант |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
Соль |
MgBr2 |
SrCl2 |
Na2S |
K2Se |
RbCl |
BaI2 |
MnBr2 |
|
Задание 8. Напишите уравнения реакций электролиза растворов солей на инертных электродах:
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Соли |
CuCl2 NaNO3 |
MgCl2 Ba(NO3)2 |
CuSO4 Na2СO3 |
Cr2 (SO4)3 K2CO3 |
BaCl2 LiNO3 |
Вприант |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Соли |
AgNO3 KC1O3 |
Na2S Ca(NO3)2 |
NiSO4 K2CO2 |
MgI2 К2SO4 |
FeCl3 LiClO4 |
Вариант |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
Соли |
Pb(NO3)2 CaCl2 |
Cu(NO3)2 Al(NO3)3 |
BaS KNO3 |
K2Se Rb2SO4 |
Ca(ClO)2 Pb(CH3COO)2 |
Задание 9. Определите какие из ионов, из имеющихся в растворе, и в какой последовательности будут разряжаться на инертных катоде и аноде?
Вариант |
Ионы в растворе |
Вариант |
Ионы в растворе |
1 |
Cl–, NO3–, Al3+, Sn4+, Ni2+ |
2 |
Mg2+, I–, Cr3+, SO42–, Cu2+ |
3 |
K+, CH3COO–, Pb2+, Cl–, Ni2+ |
4 |
SO42–, Hg2+, Co2+, NO3–, Na+ |
5 |
Pb2+, Be2+, ClO2–, H+, I– |
6 |
S2–, H+, Cl–, PO43–, Na+ |
7 |
Mg2+, Cl–, Ni2+, NO3–, K+ |
8 |
NO3–, Fe2+, H+, Cl–, Br– |
9 |
Zn2+, ClO3–, Na+, Br–, H+ |
10 |
Ni2+, SO42–, Al3+, Rb+, Br– |
11 |
Co2+, NO3–, Cl–, Al3+, Rb+ |
12 |
SO42–, Cu2+, Li+, Br–, H+ |
13 |
S2–, Br–, H+, CH3COO–, K+ |
14 |
ClO4–, Na+, Br–, Zn2+, Cu2+ |
15 |
SO42–, K+, Fe2+, Cl–, Cu2+ |
||
Задание 10. Решите расчетную задачу.
1. Как изменятся массы медных катода и анода, если через раствор сульфата меди пропускать электрический ток силой 2,5 А в течение двух часов?
2. Из раствора платиновой соли за 20 минут ток силой 2,5 А выделил 1,517 г металла. Определите молярную массу эквивалента платины.
3. Сколько времени потребуется для осаждения 10 г свинца из раствора Pb(CH3COO)2 током силой 2 А?
4. Какое количество электричества потребуется для выделения из раствора серной кислоты двух молей водорода?
5. Чему равна эквивалентная масса кадмия, если для выделения 1 г его из расплава соли надо пропустить через раствор 1717 Кл электричества?
6. Сколько времени потребуется для получения 11,2 л кислорода электролизом раствора NaOH при силе тока 2 А?
7. Сколько времени потребуется для полного разложения трех молей воды током силой 5 А?
8. Какое количество электричества потребуется для получения 6,4 кг чистой меди из раствора ее соли?
9. Ток силой 2 А выделяет из раствора хлорида золота (III) в течение 1 часа 4,905 г золота. Вычислите эквивалент этого металла.
10. Через раствор AgNO3 пропускали ток силой 6 А в течении 30 минут. Какова масса выделившегося серебра?
11. При прохождении через раствор NaOH в течение двух минут выделилось 200 см3 водорода при н.у. Найдите силу тока.
12. При прохождении тока силой 0,5 А за 1 час из раствора CuSO4 выделилось 0,5927 г меди. Определите молярную массу эквивалента меди.
13. Через раствор BiCl3 проходит ток силой 2 А в течение 10 минут. Найдите массу разложившегося электролита.
14. Какой объем кислорода (н.у.) выделится при пропускании тока силой 3 А в течение 30 минут через водный раствор KOH?
15. Через раствор сульфата натрия в течение 10 минут пропускали ток силой 2 А. Какие продукты и в каких количествах образуются на платиновых катоде и аноде, если электродные пространства разделены диафрагмой?
Задание 11. Решите задачу на расчет выхода по току.
1. При прохождении 4000 Ач электричества выделилось 2,24 кг кальция из расплава CaCl2. Вычислите выход кальция по току
2. Из раствора AuCl3 в течение 1 часа при силе тока 2 А выделилось 4,5 г золота. Вычислите выход золота по току.
3. Из раствора CdSO4 за 40 минут ток силой 1,5 А выделил 2 г кадмия. Вычислите выход по току.
4. Рассчитайте массу серебра выделяющегося при пропускании тока силой 3 А через раствор AgNO3 в течение 30 минут, если выход по току составляет 98%?
5. При прохождении 18000 Кл электричества через подкисленный раствор сульфата никеля на катоде выделилось 5 г никеля. Вычислите выход по току для процесса выделения никеля.
6. Сколько меди выделится на катоде, при пропускании тока силой 1,5 А в течение 3 часов, если выход по току составляет 95%?
7. Вычислите выход по току, если в ванне при силе тока 400000 А в течение 5 ч выделилось 72,6 кг магния из расплава MgCl2.
8. Какое количество электричества потребуется для получения 2 молей водорода электролизом воды, если выход по току составляет 85%?
9. Какая масса свинца выделится при электролизе Pb(NO3)2 в течение 1 часа при силе тока 3 А, если выход по току составляет 75%?
10. Ток силой 1,5 А выделяет из раствора соли кадмия за два часа 6 г металла. Рассчитайте выход по току.
11. При прохождении тока силой 0,5 А за 30 минут из раствора CuSO4 выделилось 0,27 г меди. Определите выход по току.
12. Какой объем водорода выделится при пропускании через раствор серной кислоты тока силой 2 А в течение трех часов, если выход по току составляет 93%?
13. При пропускании тока силой 2,5 А через раствор ZnSO4 в течение 2 часов на катоде выделилось 5,1 г цинка. Определите выход по току.
14. Вычислите массу никеля выделившегося при электролизе NiCl2 током 1 А в течение часа, если выход по току составляет 90%.
15. При рафинировании меди из раствора соли выделяется 338 г меди при прохождении 300 ач электричества. Вычислите выход потоку.
Тестовые задания для самоконтроля
1. ЭДС гальванического элемента определяется по формуле:
1) Еэ = Ек – Еа;
2) Еэ = Ек + Еа;
3) Еэ = Еа – Ек.
2. При электролизе расплава соли CaCl2 ионы хлора будут:
восстанавливаться на катоде;
окисляться на аноде;
окисляться на катоде.
3. При электролизе раствора соли Cr2(SO4)3 на инертных электродах будут образовываться продукты:
Cr, O2;
Cr, H2SO4;
Cr, H2SO4, O2.
4. Продуктами электролиза раствора Na2SO4 на инертных электродах являются:
Na, H2SO4, O2;
H2, O2;
H2, NaOH.
5. Электродный потенциал металла в растворе с единичной концентрацией его собственных ионов, измеренный относительно водородного электрода, – это:
катодный потенциал;
анодный потенциал;
стандартный электродный потенцал.
6. Коррозионный процесс, протекающий в растворах неэлектролитов:
электрохимическая коррозия;
газовая коррозия;
химическая коррозия.
7. На аноде из раствора, содержащего ионы: Al3+, Zn2+, NO3–, Cl–, Na+, I–, будут разряжаться ионы в последовательности:
NO3–, Cl–, I–;
Zn2+, Al3+, H2O;
I–, Cl–, H2O.
8. Продукты электролиза раствора СоСl2 на инертных электродах:
Co, Cl2;
H2, O2;
H2, Co(OH)2.
9. Продукты электролиза раствора соли Cu(NO3)2 на инертных электродах:
H2, O2;
Cu, O2;
Cu, O2, HNO3.
10. В концентрированной азотной кислоте и в растворе щелочи будет пассивироваться металл…
Al;
Fe;
Cr.
11. Продукты коррозии контакта металлов Mg-Cu в нейтральной среде:
Mg2+, H2;
Cu2+, H2;
Mg(OH)2.
12. Продукты коррозии контакта Mg-Cu в кислой среде:
Mg2+, H2;
Cu2+, H2;
Сu(OH)2.
13. Для защиты днищ судов от коррозии используют:
катодную;
анодную;
катодную протекторами.

(моль/л)