Химия. Учебное пособие
.pdf
Электродные процессы можно представить в следующем виде:
К (–) Zn2+, Ni2+ |
|
А (+) Ni (Zn, Ag) |
Ni2+/Ni = –0,25 B |
|
Ni2+/Ni = –0,25 B |
(более сильный окислитель) |
Zn2+/Zn = –0,76 B |
|
Zn2+/Zn = –0,76 B |
|
Ag+/Ag = + 0,80 B |
1) Ni2+ + 2e Ni0 |
1) Zn0 – 2e Zn2+ |
|
2) Zn2+ + 2e |
Zn0 |
2) Ni0 – 2e Ni2+ |
Электрохимическое рафинирование позволяет получить металлы высокой степени частоты.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Составьте схемы процессов, протекающих на электродах при электролизе водных растворов указанных веществ с инертными электродами. Процессы на электродах обоснуйте потенциалами. Рассчитайте массу или объем (для газов) вещества, образующегося на электродах при пропускании через раствор тока силой 1 А в течение двух часов.
1) |
Na2SO3, AgNO3 |
13) |
LiCl, Cr2(SO4)3 |
2) |
KOH, CoSO4 |
14) |
Pb(NO3)2, KClO3 |
3) |
NaNO2, NiCl2 |
15) |
CoBr2, NaMnO4 |
4) |
CaBr2, Cu(NO3)2 |
16) |
K2SeO3, Cu(NO3)2 |
5) |
CdCl2, K2CO3 |
17) |
NaOH, Al2(SO4)3 |
6) |
Ba(NO3)2, LiBr |
18) |
SnCl2, LiNO3 |
7) |
Bi(NO3)3, K2SO3 |
19) |
K3PO4, LiBr |
8) |
NaNO2, CdBr2 |
20) |
Sr(NO2)2, CoSO4 |
9) |
K2MnO4, CuSO4 |
21) |
KF, NaClO3 |
10) |
BeCl2, H2SO4 |
22) |
KClO4, MgBr2 |
11) |
Na2SeO3, Zn(NO3)2 |
23) |
NaBrO3, SnSO4 |
12) |
KI, AgF |
24) |
CaCl2, Cd(NO3)2 |
7 1
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
О с н о в н а я
Коровин Н. В. Общая химия : учеб. для вузов / Н. В. Коровин. М. :
Высш. школа, 2002. 558 с.
Глинка Н. Л. Общая химия : учеб. пособие для вузов / Н. Л. Глинка. М. : Интеграл-пресс, 2002. 728 с.
Глинка Н. Л. Задачи и упражнения по общей химии : учеб. пособие / Н. Л. Глинка. М. : Интеграл-пресс, 2004. 240 с.
Д о п о л н и т е л ь н а я
Химия : конспект лекций / О. А. Антропова [и др.]. Екатеринбург : Изд-во УМЦ УПИ, 2004. 116 с.
Химия : методические указания к лабораторным работам / сост. О. А. Антропова, Р. Н. Лебедева, С. Д. Ващенко. Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2004. 30 с.
7 2
Приложение
Т а б ли ц а 1
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы некоторых систем
Окисленная |
Восстановлен- |
0,В1 Окисленная |
Восстановлен- 0,В1 |
форма |
ная форма |
форма |
ная форма |
Br |
2 |
|
Br– |
+1,09 |
MnO– |
Mn2+ |
+1,52 |
||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
||
BrO– |
Br– |
+1,44 |
MnO |
2 |
Mn2+ |
+1,24 |
|||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
||
Cl2 |
|
Cl– |
+1,36 |
NO3– |
|
NO2– |
+0,84 |
||
ClO3– |
Cl– |
+1,45 |
NO3– |
|
NO |
+0,96 |
|||
ClO– |
Cl |
2 |
+1,42 |
NO– |
|
NH+ |
+0,87 |
||
|
4 |
|
|
3 |
|
4 |
|
||
ClO– |
Cl |
2 |
+1,45 |
SO2– |
|
SO2– |
+0,20 |
||
|
3 |
|
|
4 |
|
3 |
|
||
ClO– |
ClO– |
+1,07 |
SeO2– |
SeO2– |
+1,15 |
||||
|
4 |
|
3 |
|
4 |
|
3 |
|
|
Cr O |
2– |
Cr3+ |
+1,33 |
Sn4+ |
|
Sn2+ |
+0,15 |
||
2 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
F– |
+2,77 |
TiO2+ |
Ti3+ |
+0,12 |
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fe3+ |
Fe2+ |
+0,77 |
Ti3+ |
|
Ti2+ |
–0,37 |
|||
FeO42– |
Fe3+ |
+1,90 |
V3+ |
|
V2+ |
–0,25 |
|||
I |
|
|
I– |
|
+0,54 |
VO2+ |
V3+ |
+0,34 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IO3– |
|
I– |
|
+1,09 |
VO43– |
VO+ |
+1,26 |
||
1 Для систем, включающих кислородсодержащие частицы, потенциалы приведены для кислой среды, pH = 0.
7 3
4 7
Т а б ли ц а 2
Растворимость оснований и солей в воде
Катионы |
|
|
|
|
|
Анионы |
|
|
|
|
|
|
|
OH– |
F– |
Cl– |
Br– |
I– |
S2– |
SO2– |
SO2– |
PO3– |
CO2– |
SiO2– |
CH COO– |
||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
4 |
4 |
3 |
3 |
3 |
|
Mg2+ |
М |
Н |
Р |
Р |
Р |
Р |
Н |
Р |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Ca2+ |
М |
Н |
Р |
Р |
Р |
М |
Н |
М |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Ba2+ |
Р |
М |
Р |
Р |
Р |
Р |
Н |
Н |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Be2+ |
Н |
Р |
Р |
Р |
— — — Р |
Н |
Н |
— |
Н |
||||
Bi3+ |
Н |
Н |
— — — Н |
Н |
— |
Н |
Н |
— |
— |
||||
Al3+ |
Н |
М |
Р |
Р |
Р |
— |
— |
Р |
Н |
— |
Н |
М |
|
Cr3+ |
Н |
Н |
Р |
Р |
Р |
— — |
Р |
Н |
— |
Н |
Р |
||
Mn2+, Zn2+ |
Н |
М |
Р |
Р |
Р |
Н |
Н |
Р |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Co2+, Ni2+ |
Н |
Р |
Р |
Р |
Р |
Н |
Н |
Р |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Fe2+ |
Н |
Н |
Р |
Р |
Р |
Н |
Н |
Р |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Fe3+ |
Н |
Н |
Р |
Р |
— — — |
Р |
Н |
Н |
Н |
Р |
|||
Cd2+ |
Н |
Р |
Р |
Р |
Р |
Н |
Н |
Р |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Hg2+ |
— — |
Р |
М |
Н |
Н |
Н |
Р |
Н |
Н |
— |
Р |
||
Cu2+ |
Н |
Н |
Р |
Р |
Р |
Н |
Н |
Р |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Ag+ |
— |
Р |
Н |
Н |
Н |
Н |
Н |
М |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Sn2+ |
Н |
Р |
Р |
Р |
Р |
Н |
— |
Р |
Н |
— |
— |
Р |
|
Sr2+ |
М |
Н |
Р |
Р |
Р |
Р |
Н |
Н |
Н |
Н |
Н |
Р |
|
Pb2+ |
Н |
Н |
М |
М |
Н |
Н |
Н |
Н |
Н Н |
Н |
Р |
||
Примечания. 1. Р – растворимое вещество; Н — практически нерастворимое вещество; (—) — вещество не существует или разлагается водой. 2. Гидроксиды и соли, образованные катионами K+, Na+, NH4+, а также все соли азотной кислоты (анион NO3—) — растворимые.
Т а б л и ц а 3
Термодинамические константы некоторых веществ
Вещество
Al(т)
Al2O3
C(графит, т)
CH4(г)
CO(г)
CO2(г)
CaO(т)
CaCO3(т)
Cl2(г)
Fe(т)
FeO(т)
F2O3(т)
H2(г)
H2O(г)
HCl(г)
H2S(г)
Mg(т)
MgO(т)
MgCO3(т)
N2(г)
NH3(г)
N2O(г)
NO(г)
N2O3(г)
NO2(г)
O2(г)
PH3(г)
P2O5(т)
Pb(т)
H°298, кДж/моль |
G°298, кДж/моль |
S°298, Дж/(моль · град) |
0 |
0 |
28,4 |
–1676,8 |
–1583,3 |
50,95 |
0 |
0 |
5,74 |
–74,86 |
–50,85 |
186,44 |
–110,6 |
–137,2 |
197,7 |
–393,8 |
–394,6 |
213,8 |
–635 |
–603,6 |
39,7 |
–1207,7 |
–1129,6 |
91,6 |
0 |
0 |
222,9 |
0 |
0 |
27,2 |
–265,0 |
–244,5 |
60,8 |
–822,7 |
–740,8 |
87,5 |
0 |
0 |
130,7 |
–241,98 |
–228,8 |
188,9 |
–92,4 |
–94,5 |
186,9 |
–20,9 |
–33 |
205,7 |
0 |
0 |
32,7 |
–601,8 |
–569,6 |
26,9 |
–1113 |
–1029,3 |
65,7 |
0 |
0 |
199,9 |
–46,19 |
–16,7 |
167,4 |
82,1 |
104,2 |
220,0 |
90,31 |
80,6 |
210,7 |
83,3 |
140,6 |
307,3 |
33 |
51,5 |
240,2 |
0 |
0 |
205,0 |
5,44 |
13,39 |
210,1 |
–1492 |
–1348,8 |
114,5 |
0 |
0 |
64,8 |
7 5
О ко н ча ни е т а бл . 3
Вещество H°298, кДж/моль |
G°298, кДж/моль |
S°298, Дж/(моль · град) |
|
PbO(т) |
–219,4 |
–186,2 |
66,2 |
S(ромб., т) |
0 |
0 |
31,9 |
SO2(г) |
–297,2 |
–300,41 |
248,2 |
SO3(г) |
–395,8 |
–370 |
256,4 |
Sn(т) |
0 |
0 |
51,6 |
SnO(т) |
–286,2 |
–258,1 |
56 |
SnO2(т) |
–581,2 |
–520,2 |
52 |
W(т) |
0 |
0 |
32,6 |
WO3(т) |
–843 |
–764,1 |
75,9 |
Т а б ли ц а 4
Окислительно-восстановительные потенциалы ряда металлов, кислорода и водорода в разных средах
Кислота |
0 |
Вода |
|
Щелочь |
0 |
|
(pH = 0) |
,B |
(pH = 7) |
,B |
(pH = 14) |
|
, B |
2 H+/H |
0,00 |
2 H O/H |
2 |
–0,41 |
2 H O/H |
2 |
–0,83 |
||
2 |
|
2 |
|
|
2 |
|
|
||
O2/H2O |
+1,22 |
O2 /4 OH– |
+0,81 |
O2 /4 OH– |
+0,40 |
||||
Al3+/Al |
–1,66 |
Al(OH)3 /Al |
–1,88 |
AlO2– /Al |
–2,36 |
||||
Bi3+/Bi |
+1,21 |
BiO+/Bi |
|
–0,04 |
Bi O /Bi |
–0,45 |
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
Cd2+/Cd |
–0,40 |
Cd(OH)2 /Cd |
–0,41 |
Cd(OH)2 /Cd |
–0,82 |
||||
Co2+/Co |
–0,28 |
Co(OH)2 |
/Co |
–0,32 |
Co(OH)2 /Co |
–0,73 |
|||
Cr3+/Cr |
–0,74 |
Cr(OH)3 /Cr |
–0,93 |
CrO2– /Cr |
–1,32 |
||||
Cu2+/Cu |
+0,34 |
Cu(OH)2 /Cu |
+0,19 |
Cu(OH)2 /Cu |
–0,22 |
||||
Fe2+/Fe |
–0,44 |
Fe(OH)2 /Fe |
–0,46 |
Fe(OH)2 /Fe |
–0,87 |
||||
Mg2+/Mg |
–2,36 |
Mg(OH)2 /Mg |
–2,38 |
Mg(OH)2 /Mg |
–2,69 |
||||
Ni2+/Ni |
–0,25 |
Ni(OH)2 /Ni |
–0,30 |
Ni(OH)2 /Ni |
–0,72 |
||||
Pb2+/Pb |
–0,13 |
Pb(OH)2 /Pb |
–0,14 PbO22–/Pb |
–0,54 |
|||||
Sn2+/Sn |
–0,14 |
Sn(OH)2 /Sn |
–0,50 SnO22–/Sn |
–0,91 |
|||||
Zn2+/Zn |
–0,76 |
Zn(OH)2 /Zn |
–0,81 |
ZnO22–/Zn |
–1,22 |
||||
7 6
Т а б ли ц а 5
Стандартные электродные потенциалы ( 0) некоторых металлов и водорода
Men+/Me 0,В Men+/Me 0,В Эn+/Э 0,В
Li+/Li |
–3,04 |
Mn2+/Mn |
–1,17 |
2 H+/H |
0,00 |
|
|
|
|
2 |
|
Cs+/Cs |
–2,92 |
V3+/V |
–0,87 |
Sn4+/Sn |
+0,02 |
K+/K |
–2,92 |
Zn2+/Zn |
–0,76 |
Sb3+/Sb |
+0,20 |
Rb+/Rb |
2,92 |
Cr3+/Cr |
–0,74 |
Bi3+/Bi |
+0,32 |
Ba2+/Ba |
–2,91 |
Fe2+/Fe |
–0,47 |
Cu2+/Cu |
+0,34 |
Sr2+/Sr |
–2,89 |
Cd2+/Cd |
–0,40 |
Cu+/Cu |
+0,52 |
Ca2+/Ca |
–2,84 |
In3+/In |
–0,34 |
Rh3+/Rh |
+0,76 |
Na+/Na |
–2,71 |
Ti3+/Ti |
–0,33 |
Ag+/Ag |
+0,80 |
Mg2+/Mg |
–2,36 |
Co2+/Co |
–0,28 |
Hg2+/Hg |
+0,85 |
Be2+/Be |
–1,97 |
Ni2+/Ni |
–0,26 |
Pd2+/Pd |
+0,91 |
Al3+/Al |
–1,66 |
Sn2+/Sn |
–0,14 |
Pt2+/Pt |
+1,19 |
Ti2+/Ti |
1,63 |
Pb2+/Pb |
–0,13 |
Au3+/Au |
+1,52 |
V2+/V |
–1,18 |
Fe3+/Fe |
–0,04 |
Au+/Au |
+1,83 |
7 7
|
|
|
|
Восстановительная активность металлов возрастает |
|
|
|||||||
Li |
K |
Ba |
Ca Na |
Mg |
Al |
Mn Zn |
Cr |
Fe |
Co |
Ni Sn |
Pb H2 Cu Ag |
Pt |
Au |
–3,04–2,92–2,90–2,87–2,71 –2,36 –1,66 |
–1,17–0,76 –0,74 –0,44 –0,28 –0,26 –0,14 |
–0,13 0 +0,34 +0,80 +1,28 |
+1,52 |
||||||||||
Li+ |
K+ |
Ba2+ |
Ca2+ Na+ |
Mg2+ |
Al3+ |
Mn2+ Zn2+ |
Cr3+ |
Fe2+ |
Co2+ |
Ni2+ Sn2+ |
Pb2+2H+Cu2+Ag+ |
Pt2+ |
Au3+ |
Окислительная активность катионов металлов возрастает
Рис. 1. Ряд стандартных электродных потенциалов металлов, (ц0, В )
Периодическая система элементов Д. И. Менделеева
Учебное издание
Аскарова Люция Хакимовна
Химия
Учебное пособие
Зав. редакцией |
М. А. Овечкина |
||
Редактор |
Е. |
В. |
Березина |
Корректор |
Е. |
В. |
Березина |
Оригинал-макет |
Л. А. Хухаревой |
||
План выпуска 2013 г. Подписано в печать 25.12.2013. Формат 60 841/16. Бумага офсетная. Гарнитура Timеs.
Уч.-изд. л. 4,0. Усл. печ. л. 4,65. Тираж 100 экз. Заказ 3281. Издательство Уральского университета 620000, Екатеринбург, ул. Тургенева, 4
Отпечатано в Издательско-полиграфическом центре УрФУ 620000, Екатеринбург, ул. Тургенева, 4
Тел.: +7 (343) 350-56-64, 350-90-13 Факс: +7 (343) 358-93-06 E-mail: press-urfu@mail.ru