Химия. Сборник задач и упражнений. Учебно-методическое пособие-1
.pdfОкончание табл. 14
Номер |
Электролит |
Электроды |
BМе |
I, A |
m, г |
t, ч |
|
варианта |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
20 |
MnCl2 |
Mn |
0,65 |
3 |
4 |
? |
|
21 |
Na2CO3 |
Pt |
0 |
1,5 |
? |
2 |
|
22 |
MgSO4 |
C |
0 |
2,5 |
0,64 |
? |
|
23 |
Fe(NO3)3 |
Fe |
0,75 |
? |
2,19 |
1,5 |
|
24 |
Co(NO3)2 |
Co |
0,75 |
5 |
? |
1 |
|
25 |
Сr2(SO4)3 |
Cu |
0,3 |
20 |
15,52 |
? |
|
26 |
GaCl3 |
Ga |
0,65 |
12 |
? |
2 |
|
27 |
Na2CO3 |
Pt |
0 |
? |
0,4 |
0,2 |
|
28 |
Bi2(SO4)3 |
Bi |
0,9 |
2,5 |
? |
4 |
|
29 |
Pd(NO3)2 |
C |
1 |
4 |
? |
1,5 |
|
30 |
In2(SO4)3 |
C |
0,65 |
4 |
18,84 |
? |
Задание 6. Количественные законы электролиза.
1. Какие процессы будут протекать у катода и анода при электролизе никелевой соли, если оба электрода сделаны из никеля? Как изменится масса анода после пропускания тока силой 2,5 А в течение
часа, если анодный выход по току составляет 100 ?
2.Раствор BaI2 подвергался электролизу в электролизере с угольными электродами в течение 15 мин при силе тока 6 А. Напишите электродные реакции и рассчитайте, сколько граммов и какого вещества образовалось при этом на катоде и аноде.
3.При прохождении тока силой 1,5 А в течение 30 мин через раствор соли трехвалентного металла на катоде выделилось 1,07 г металла
(выход по току 100 ). Определите атомную массу металла. Напишите уравнение катодной реакции.
4. Рассчитайте степень окисления висмута (Bi) в растворе ее соли, если для выделения 10 г металлического висмута было израсходовано
15389 Кл (кулон) электричества. Выход по току 90 . Напишите уравнения реакций.
5. При электролизе Cr(NO3)3 в электролизере с угольными электродами за 10 мин на катоде выделилось 0,26 г хрома. Рассчитайте силу
тока, если выход хрома по току составил 80 ? Напишите уравнения катодной и анодной реакций.
61
6.Сколько времени потребуется для разложения одного моля воды током силой 5 А? Напишите уравнения катодной и анодной реакций. Составьте электрохимическую схему электролизера, в котором могут происходить только две эти реакции.
7.Через раствор AgNO3 пропускали ток силой 1 А в течение 3 ч до тех пор, пока все серебро не выделилось из раствора. При этом был использован нерастворимый анод. Какие реакции происходили при этом на катоде и аноде? Сколько граммов AgNO3 содержалось в растворе? Что представляет собой оставшийся раствор?
8.Через раствор ZnSO4 с цинковыми электродами в течение двух часов пропускали ток силой 0,8 А. Напишите уравнения электродных реакций. На сколько граммов уменьшилась масса анода, если анодный
выход по току составляет 100 ?
9.Имеется электролизер с платиновыми электродами и раствором
K2SO4. Напишите уравнения катодной и анодной реакций. Какое количество KОН (граммов) образуется у катода, если пропустить через раствор 9650 Кл электричества? Какое вещество образуется возле анода?
10.Через раствор FeCl2 пропускали ток силой 3 А в течение 6 мин, а через раствор FeCl3 – ток силой 5 А в течение 10 мин. Напишите уравнения катодной и анодной реакций, если в обоих электролизерах электроды угольные. В каком растворе выделилось больше железа, если
катодный выход по току равнялся 80 для обоих электролизеров?
11.Какие реакции происходят на катоде и аноде при электролизе раствора KNO3, если оба электрода сделаны из меди? Сколько граммов
икакого вещества образовалось возле анода и катода, если пропускался ток силой 1 А в течение 30 мин?
12.Определите степень окисления платины (Pt) в растворе ее азотнокислой соли, если для выделения 1,52 г металлической платины в течение 10 мин пропускался ток силой 5 А. Напишите уравнения реакций на электродах, если электроды угольные.
13.Сколько времени потребуется для выделения 11,2 л водорода (н.у.) при электролизе раствора HCl, если сила тока равна 0,5 А? Напишите уравнения электродных реакций, если электроды медные.
14.Какое количество электричества (в Кл) нужно пропустить через раствор соли серебра, чтобы выделить из раствора 1 г серебра? Напишите электрохимическую схему электролизера и реакции на катоде и аноде. Катод – Ag, анод – Pt, электролит – водный раствор AgNO3. Ка-
тодный выход по току 100 .
62
15.Составьте схему электролиза раствора NaCl с угольными электродами. Напишите уравнения катодной и анодной реакций и рассчитайте, сколько кулонов электричества проходит через раствор при образовании 1 кг NaOH.
16.Ток силой 2 А в течение 2 ч пропускался через раствор Cu(NO3)2. Cколько меди выделилось на катоде? Сколько меди выделится, если
Cu(NO3)2 заменить на CuNO3? Напишите уравнения катодной и анодной реакций при электролизе данных растворов с угольными электродами.
17.Составьте схему электролиза раствора BaCl2 с железными электродами. Напишите уравнения электродных реакций и рассчитайте, сколько времени длится электролиз при образовании 1 кг Ba(OH)2, если сила тока равна 5 А.
18.Рассчитайте атомную массу двухвалентного металла, если при пропускании через раствор его азотнокислой соли тока силой 4 А
втечение 24 мин 30 с на катоде выделилось 2 г металла (выход метал-
ла по току 100 ). Определите, какой это металл. Напишите уравнения катодной и анодной реакций, если электроды угольные.
19. Рассчитайте время, необходимое для выделения 55 г железа из раствора FeCl3 на угольных электродах, если электролиз проводился
током в 10 А, катодный выход по току 80 . Напишите уравнения реакций на электродах.
20.Раствор NiCl2, содержащий 129,7 г соли, подвергался электролизу током в 5 А в течение 6 ч. Какие реакции протекают при этом на платиновых электродах? Сколько хлорида никеля осталось в растворе
икакой объем хлора выделился (катодный выход по току 80 , анод-
ный 100 )?
21.При электролизе раствора CuSO4 с медными электродами масса катода увеличилась на 5 г. Какое количество электричества было пропущено? Напишите уравнения катодной и анодной реакций.
22.Какое количество электричества (Кл) надо пропустить через раствор LiCl для получения 20 г LiOH? Какие реакции протекали при этом на угольных электродах?
23.Рассчитайте массу серебра, которая выделится на катоде и растворится с анода при электролизе раствора AgNO3 с серебряными электродами в течение 2 ч при силе тока 5 А. Катодный выход по току
100 , анодный выход по току 80 . Напишите реакции на катоде и аноде.
63
24.При электролизе раствора KNO3 с Pt –электродами пропускался ток силой 1 А в течение 30 мин. Сколько и какого вещества образовалось возле анода и катода? Напишите электрохимическую схему и реакции на катоде и аноде.
25.При электролизе раствора CuCl2 выделился хлор объемом 1,12 л. Какая масса меди при этом выделилась на катоде? Катодный и анод-
ный выход по току 100 . В течение какого времени проводился электролиз, если сила тока равнялась 0,2 А? Напишите реакции на катоде и аноде. Катод изготовлен из меди, анод из графита.
26.Для получения 1 м3 хлора при электролизе водного раствора
хлорида магния с графитовыми электродами было затрачено 2423 А ч электричества. Рассчитайте выход по току. Напишите электрохимическую схему и реакции на катоде и аноде.
27.Через электролизер с цинковыми электродами в течение двух часов пропускался ток силой 0,8 А. Какое количество цинка при этом выделится на катоде и растворится с анода при электролизе раствора
Zn(NO3)2? Катодный выход по току 60 , анодный – 100 . Напишите реакции на катоде и аноде.
28.Водный раствор CaCl2 (электроды Pt) подвергался электролизу
втечение 15 мин при силе тока 6 А. Рассчитайте, какие количества веществ выделились при этом из раствора, если катодный и анодный вы-
ход тока равен 100 . Напишите реакции на катоде и аноде.
29.Рассчитайте объем хлора (н.у.), выделившегося при электролизе NaCl c платиновыми электродами током в 10 А в течение 30 секунд. Напишите уравнения электродных реакций.
30.Через раствор Pb(NO3)2 в течение 40 мин пропускался ток силой 0,5 А. Сколько свинца выделилось на катоде при выходе свинца по то-
ку 95 ? Напишите электрохимическую схему электролизера и реакции на катоде и аноде (электроды свинцовые).
Электрохимическая коррозия
Задание 7. Даны пара металлов и значения рН водной среды
(табл. 15).
1. Рассчитайте равновесные потенциалы водородного и кислородного электродов и оцените возможность коррозии металла в данной среде на основании сравнения рассчитанных потенциалов со стандартными значениями равновесных потенциалов металлических электродов. Определите, какой металл будет подвергаться коррозии (окислению)?
64
2.Напишите коррозионную электрохимическую систему (коррозионный гальванический элемент (КГЭ)), уравнения электродных реакций при коррозии металла из данной пары в водной среде с заданным значением рН при контакте с воздухом.
3.Предложите для окисляемого (разрушаемого) металла данной пары катодное и анодное металлическое покрытие с заданным значением рН.
4.Напишите электрохимическую схему коррозионных элементов, образующихся при нарушении целостности покрытий, уравнения электродных реакций при коррозии данного металла.
5.Предложите протекторную защиту для данной пары металлов. Напишите электрохимическую систему, уравнения электродных реакций при протекторной защите.
6.Напишите электрохимическую систему электрозащиты (катодной) данной пары металлов, уравнения электродных реакций при работе электрозащиты.
|
|
|
|
|
Таблица 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
Пара |
рН |
Номер |
Пара |
|
рН |
варианта |
металлов |
варианта |
металлов |
|
||
|
|
|
||||
1 |
Cu – Co |
5 |
16 |
Zn – Ni |
|
5 |
2 |
Cu – Fe |
4 |
17 |
In – Sn |
|
11 |
3 |
Cu – Ni |
10 |
18 |
Cd – Pb |
|
1 |
4 |
Pb – Sn |
4 |
19 |
Zn – Cu |
|
2 |
5 |
Cu – Cd |
7 |
20 |
Al – Zn |
|
2 |
6 |
Sn – Cd |
4 |
21 |
Pt – Ni |
|
12 |
7 |
Fe – Co |
3 |
22 |
Fe – Ni |
|
5 |
8 |
Ag – Sn |
11 |
23 |
Sn – Cd |
|
4 |
9 |
Cu – Sn |
9 |
24 |
Mn – Fe |
|
3 |
10 |
Cd – Ni |
4 |
25 |
Zn – Ag |
|
7 |
11 |
Ni – Cr |
8 |
26 |
Pt – Ni |
|
9 |
12 |
Fe – Cd |
2 |
27 |
Pt – Fe |
|
5 |
13 |
Zn – Cd |
7 |
28 |
Fe – Al |
|
2 |
14 |
Cu – Pb |
7 |
29 |
Cu – Ni |
|
7 |
15 |
Fe – In |
4 |
30 |
Fe – Pb |
|
3 |
65
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Коровин Н.В. Общая химия: учебник для вузов по техническим направлениям и специальностям / Н.В. Коровин. – Изд. 13-е, перераб. и доп. – М.: Академия, 2011.
2.Химия: [учебник для вузов по техническим направлениям и специальностям] / А.А. Гуров [и др.]. – Изд. 3-е, испр. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Ба-
умана, 2008.
3.Общая химия: [учеб. пособие для вузов] / Н.Л. Глинка; под ред. А.И. Ермакова. – Изд. 30-е, испр. – М.: Интеграл-Пресс, 2007.
4.Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: [учебное пособие для нехимических специальностей вузов] / Н.Л. Глинка; под ред. В.А. Рабиновича, Х.М. Рубиной. – Изд. стер. – М.: Интеграл-Пресс, 2008.
5.Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие / под ред. Н.В. Коровина. – М.: Высшая школа, 2004.
6.Зайцев О.С. Химия. Современный краткий курс. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001.
7.Суворов А.В., Никольский А.Б. Вопросы и упражнения по общей химии. – СПб: Химиздат, 2002.
8.Апарнев А.И. Общая химия. Сборник заданий с примерами решений : учеб. пособие для вузов / А.И. Апарнев, Л.И. Афонина. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва : Юрайт, 2019.
66
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Термодинамические характеристики некоторых веществ при 298 К
Вещество |
f H°, |
|
S°, |
f G°, |
кДж/моль |
|
Дж/(моль К) |
кДж/моль |
|
|
|
|||
Ag(т) |
0 |
|
42,55 |
0 |
AgCl(т) |
–127,08 |
|
96,11 |
–109,81 |
Al(т) |
0 |
|
28,5 |
0 |
AlN(т) |
–318,4 |
|
20,2 |
–287,4 |
AlCl3(т) |
–704,17 |
|
109,3 |
–628,6 |
AlCl3(г) |
–585,3 |
|
313,8 |
–570,7 |
Al2О3(т) |
–1675,7 |
|
50,92 |
–1582,27 |
Al(OH)3(т) |
–981 |
|
35,2 |
–923,5 |
Al2(SO4)3(к) |
–3434 |
|
239,3 |
–3091,9 |
As(г) |
288,7 |
|
174,1 |
247,4 |
AsH3(г) |
66,4 |
|
222,96 |
68,91 |
AsCl3(г) |
–271,1 |
|
326,8 |
–258,1 |
As2O3(т) |
–1334,7 |
|
233,5 |
–1176,4 |
B(к) |
0 |
|
5,86 |
0 |
В2О3(к) |
–1272,9 |
|
54,0 |
–1193,8 |
BCl3(г) |
–403,8 |
|
289,5 |
–388,7 |
BCl3(ж) |
–427,1 |
|
206 |
–387,1 |
Ba(к) |
0 |
|
62,5 |
0 |
ВаО(к) |
–557,9 |
|
70,29 |
–528,4 |
ВаCl2(к) |
–860,1 |
|
126 |
–810,9 |
BaCO3(к) |
–1211 |
|
112,1 |
–1139 |
ВеО(к) |
–598,7 |
|
14,1 |
–581,6 |
ВеCl2(к) |
–494 |
|
63 |
–468 |
Br2(ж) |
0 |
|
152,2 |
0 |
Br2(г) |
30,92 |
|
245,35 |
3,14 |
|
|
67 |
|
|
Продолжение таблицы
Вещество |
f H°, |
S°, |
f G°, |
|
кДж/моль |
Дж/(моль К) |
кДж/моль |
||
|
||||
Сграфит |
0 |
5,74 |
0 |
|
Салмаз |
1,83 |
2,38 |
2,85 |
|
СО(г) |
–110,5 |
197,54 |
–137,14 |
|
СО2(г) |
–393,51 |
213,68 |
–394,38 |
|
СОCl2(г) |
–220,91 |
283,7 |
–206,75 |
|
СF4(г) |
–933 |
261,37 |
–888,4 |
|
ССl4(г) |
–102,9 |
309,9 |
–60,7 |
|
CCl4(ж) |
–135,4 |
214,4 |
–64,6 |
|
СН4(г) |
–74,81 |
186,31 |
–50,82 |
|
С2Н2(г) |
226,75 |
200,82 |
209,21 |
|
С2Н4(г) |
52,3 |
219,45 |
68,14 |
|
С2Н6(г) |
–84,68 |
229,5 |
–32,89 |
|
С6Н6(г) |
82,93 |
269,2 |
129,68 |
|
CH3OH(г) |
–202 |
239,7 |
–163,3 |
|
CH3OH(ж) |
–239,45 |
126,6 |
–167,1 |
|
C2H5OH(г) |
–235,3 |
278,0 |
–167,4 |
|
C2H5OH(ж) |
–277,37 |
160,7 |
–174,76 |
|
CS2(г) |
110,7 |
237,77 |
66,55 |
|
CS2(ж) |
88,7 |
151,04 |
64,41 |
|
Са(к) |
0 |
41,8 |
0 |
|
СаС2(к) |
–62,8 |
70,3 |
–67,8 |
|
СаО(к) |
–635,5 |
39,7 |
–605,2 |
|
Са(ОН)2(к) |
–986,2 |
83,4 |
–898,5 |
|
СаСО3(к) |
–1207,1 |
92,88 |
–1128,76 |
|
CaSiO3(к) |
–1635,2 |
80,75 |
1549,6 |
|
Ca(NO3)2(к) |
–936,9 |
193,2 |
– |
|
Ca3(PO4)2(к) |
–4121 |
236 |
–3885 |
|
CaSO4(к) |
–1436,3 |
106,7 |
–1323,9 |
|
Cu(к) |
0 |
33,3 |
0 |
|
CuO(к) |
–162 |
42,63 |
–134,3 |
68
Продолжение таблицы
Вещество |
f H°, |
S°, |
f G°, |
|
кДж/моль |
Дж/(моль К) |
кДж/моль |
||
|
||||
Cu2О(к) |
–173,2 |
92,9 |
–150,6 |
|
Cu(OH)2(к) |
444,3 |
83,7 |
–359,36 |
|
CuCO3(к) |
–595 |
201 |
|
|
CuCl(к) |
–137,25 |
87 |
–120,1 |
|
CuCl2(к) |
–215,6 |
108,1 |
–171,4 |
|
CuI(к) |
–68 |
96,7 |
–69,7 |
|
Cu2S(к) |
79,5 |
121 |
–86,3 |
|
F2(г) |
0 |
202,7 |
0 |
|
Fe(к) |
0 |
27,2 |
0 |
|
FeO(к) |
–263,8 |
58,8 |
–244,3 |
|
Fe2O3(к) |
–822,16 |
89,96 |
–740,98 |
|
Fe3O4(к) |
–1117,13 |
146,19 |
–1014,16 |
|
FeСО3(к) |
–738,2 |
95,4 |
–665,1 |
|
FeS(к) |
–100,4 |
60,3 |
–100,8 |
|
FeSO4(к) |
–927,6 |
107,5 |
–819,8 |
|
Н2(г) |
0 |
130,52 |
0 |
|
HBr(г) |
–35,98 |
198,59 |
–53,3 |
|
HCl(г) |
–92,31 |
186,79 |
–95,27 |
|
HF(г) |
–268,61 |
173,51 |
–270,7 |
|
HI(г) |
26,57 |
206,48 |
1,78 |
|
H3PO4(ж) |
–1271,94 |
200,83 |
–1147,25 |
|
Н2О(г) |
–241,82 |
188,72 |
–228,61 |
|
Н2О(ж) |
–285,84 |
70,08 |
–237,2 |
|
Н2О2(г) |
–136,15 |
109,6 |
–120,4 |
|
Н2О2(ж) |
–187,9 |
323,9 |
–105,5 |
|
Cl2(г) |
0 |
222,96 |
0 |
|
KCl(к) |
–436,6 |
82,6 |
–408,6 |
|
KClO3(к) |
–389,1 |
143 |
–287,5 |
69
Продолжение таблицы
Вещество |
f H°, |
S°, |
f G°, |
|
кДж/моль |
Дж/(моль К) |
кДж/моль |
||
|
||||
HClO4(ж) |
–34,9 |
188,3 |
84 |
|
I2(г) |
62,43 |
260,58 |
19,37 |
|
I2(к) |
0 |
116,2 |
0 |
|
Li(к) |
0 |
29,1 |
0 |
|
Li2O(к) |
–598 |
37,6 |
–561,2 |
|
Cr(к) |
0 |
23,6 |
0 |
|
CrCl3(к) |
–570,3 |
124,7 |
–500,7 |
|
CrO3(к) |
–590,4 |
73,2 |
–513,5 |
|
Cr2О3(к) |
–1134,7 |
81,2 |
–1059 |
|
N2(г) |
0 |
191,5 |
0 |
|
NH3(г) |
–46,19 |
192,66 |
–16,66 |
|
NH4Cl(к) |
–314,2 |
95,8 |
–203,2 |
|
NF3(г) |
–131,7 |
260,7 |
–84 |
|
N2F4(г) |
–22 |
317 |
79 |
|
N2O(г) |
82,01 |
219,83 |
104,12 |
|
N2O3(г) |
90,22 |
307,1 |
110,5 |
|
N2O4(г) |
9,6 |
303,8 |
98,4 |
|
NO(г) |
90,25 |
210,62 |
86,58 |
|
NO2(г) |
33,5 |
240,2 |
51,55 |
|
N2H4(г) |
95,3 |
238,5 |
159,1 |
|
NH4NO3(к) |
–365,1 |
150,6 |
– |
|
HNO3(ж) |
–174,2 |
155,6 |
–80,84 |
|
HNO3(г) |
–135 |
266,9 |
–74,85 |
|
HNO2(г) |
–78,9 |
254,4 |
–45,6 |
|
NOCl(г) |
52,59 |
263,5 |
66,37 |
|
NOF(г) |
65 |
248 |
–51 |
|
NOF3(г) |
–187 |
277,6 |
– |
|
(NO2)F(г) |
–109 |
259,3 |
37 |
|
NOBr(г) |
79,5 |
273,55 |
79,74 |
70