Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая химия. Часть I. Учебное пособие для самостоятельной подготовки студентов
.pdf
131
катод анод
0
Ag/Ag
0
Cu/Cu
2
0
Ag/Ag
A/A
3
0
Cu/Cu
2
A/A
3
AgAg/AgAg/Ag1
gC
1
059,0
1
059,0
= +0,80 В;
Э.Д.С. = φ
катода
– φ
анода
= +0,34 В;
= 0,80 – 0,34 = 0,46 В.
2) Аg/Аg2+//Аℓ3+/Аℓ
⊕ ⊖
катод анод
= +0,80 В;
Э.Д.С. = φ
катода
– φ
анода
= –1,66 В
= 0,80 – (–1,66) = 2,46 В.
3) Cu/Cu2+//Аℓ3+/Аℓ
⊕ ⊖
катод анод
Э.Д.С. = φ
= +0,34 В;
– φ
катода
анода
= 0,34 – (1,66) = 2,00 В.
= –1,66 В
Следовательно, наибольшую ЭДС дает гальванический элемент, составленный из серебренного и алюминиевого электродов (2,46 В).
15. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней це-
пи при работе следующего гальванического элемента:
Аg/Аg+ //Аg+/Аg
(1) 1,0 моль/л 0,001 моль/л (2) ?
Решение
Дан концентрационный гальванический элемент, в котором ЭДС возникает за счет разных концентраций ионов Аg+ в приэлектродном пространстве.
Тот электрод, в приэлектродном пространстве которого концентрация ионов
Аg+ выше будет являться катодом (+), а тот электрод, в приэлектродном пространстве которого концентрация ионов Аg+ ниже анодом (–). Рассчитаем
ЭДС этого гальванического элемента:
= 0,80 +
ℓg1 = 0,80 В.
132
(катода)
AgAg/AgAg/Ag2
gC
1
059,0
1
059,0
Ag/Ag1
Ag/Ag2
0
Fe/Fe
2
0
Cu/Cu
2
0
Ag/Ag
0
Fe/Fe
2
= 0,80 +
ℓg10–3 = 0,80 + (–0,177) =
(анода)
= 0,623 В.
ЭДС =
–
= 0,80 – 0,623 = 0,177 В.
(катода) (анода)
Электроны будут перемещаться с анода на катод, т. е. с того электрода,
в приэлектродном пространстве которого концентрация ионов Аg+ ниже,
на электрод, в приэлектродном пространстве которого концентрация ионов
Аg+ выше (со (2) электрода на (1) электрод).
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
225. Стандартные электродные потенциалы при 298 К:
Fe2+ + 2ē = Fe;
Cu2+ + 2ē = Cu;
= –0,44 B,
= +0,34 B,
Ag+ + 1ē = Ag;
= +0,80 B.
Определите ЭДС железо-медного гальванического элемента при стандартных условиях ([Fe2+ ] = [Cu2+ ] = 1 м/л).
А +0,10; Б +0,78; В –0,78; Г –0,10.
226. Вычислите ЭДС медь-серебряного гальванического элемента при
стандартных условиях ([Cu2+ ] = [Аg+ ] = 1 м/л):
А +1,14; Б –1,14; В –0,46; Г +0,46.
227. Вычислите электродный потенциал железа
творе соли FeСℓ2 :
А –0,382; Б –0,499; В +0,382; Г +0,499; Д –0,411.
в 0,01 М рас-
133
228. Вычислите электродный потенциал серебра в 0,001 м растворе соли
0
A/A3
0
Pt/Pt
2
0
Zn/Zn
2
АgNО3 :
А +0,623; Б –0,974; В +0,974; Г –0,623; Д +0,742.
229. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из железного электрода, погруженного в 0,01 м раствор соли Fе(NО3)2 , и серебряного
электрода, погруженного в 0,001 м раствор соли азотнокислого серебра
АgNО3 :
А –0,128; Б +0,128; В –1,122; Г +1,122; Д +1,240.
230. Стандартные электродные потенциалы при 298 К:
Aℓ3+ + 3ē = Aℓ;
Pt2+ + 2ē = Pt;
Zn2+ + 2ē = Zn;
= –1,66 B,
= +1,20 B,
= –0,76 B.
231. Определите ЭДС цинк-платинового гальванического элемента при
стандартных условиях ([Zn2+ ] = [Pt2+ ] = 1 м/л):
А +0,440; Б −0,440; В +1,960; Г –1,960; Д +0,220.
232. Вычислите ЭДС алюминий-платинового гальванического элемента
при стандартных условиях ([Aℓ3+ ] = [Pt2+ ] = 1 м/л):
А +2,860; Б –2,860; В –0,460; Г +0,460; Д +0,230.
233. Вычислите электродный потенциал платины в 0,01 м растворе соли
PtСℓ2 :
А +1,200; Б +1,258; В –1,258; Г +1,142; Д +1,316.
234. Вычислите электродный потенциал алюминия в 0,001 м растворе
соли АℓСℓ3 :
А –1,600; Б −1,718; В –1,602; Г +1,602; Д +1,178.
235. Изобразить схему гальванического элемента, составленного из
алюминиевого и железного электродов, погруженных в растворы Аℓ2(SО4)3 и
FеSО4. Написать уравнения реакций, протекающих на электродах при работе
этого гальванического элемента.
134
236. Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погру-
Ag/Ag
Cu/Cu
Pb/Pb
2
Ag/Ag
Zn/Zn
2
Pt/Pt
2
женного в 1 м раствор АgNО3, и стандартного водородного электрода. Написать уравнения электродных процессов и суммарной реакции, происходящей
при работе элемента. Чему равна его ЭДС?
= +0,80 B.
237. ЭДС элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, по-
груженных в 1 м растворы солей этих металлов, равна 0,47 В. Изменится ли
ЭДС если взять 0,001 м растворы? Ответ обосновать.
= +0,34 B;
= –0,13 В.
238. Стандартные электродные потенциалы при 298 К:
Ag+ + 1ē = Ag;
Мn2+ + 2ē = Мn;
Pt2+ + 2ē = Pt;
= +0,80 B.
= –1,19 B.
= +1,20 B,
Определите ЭДС серебро-марганцевого гальванического элемента при
стандартных условиях ([Ag+ ] = [Мn2+ ] = 1 м/л).
А –1,990; Б –0,390; В +0,390; Г +0,195; Д +1,990.
239. Определите ЭДС серебро-платинового гальванического элемента
при стандартных условиях ([Ag+ ] = [Pt2+ ] = 1 м/л).
А +0,400; Б –0,400; В +2,000; Г –2,000; Д +1,000.
240. Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и
вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебряных электродов, опущенных первый в 0,001 Мэ, а второй – в 0,1 Мэ растворы АgNО3 .
а) –0,128; б) 0,80; в) +0,128; г) –0,80
241. Гальванический элемент, используемый в слуховых аппаратах, состоит из цинка, ртути, смешанной с оксидом ртути, и КОН в качестве электролита. Какие реакции протекают на катоде и аноде этого элемента при за-
135
рядке и разрядке, если при действии этого элемента цинк превращается
2
Zn
Cu/Cu
2
A/A
3
Pb/Pb
2
в
, а НgО восстанавливается до Нg?
242. Вычислите электродный потенциал марганца в 1 • 10–4 м растворе
соли МnСℓ2
А –1,248; Б –1,308; В –1,319; Г –1,072; Д –1,061.
243. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из серебря-
ного электрода, погруженного в 1 • 10–2 м раствор соли АgNО3 , и марганцевого электрода, погруженного в 1 • 10–4 м раствор соли МnСℓ2 :
А +0,332; Б +2,222; В +1,990; Г +0,814; Д +1,845.
244. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из платинового электрода, погруженного в 0,01 м раствор соли PtСℓ2 , и алюминиевого
электрода, погруженного в 0,001 м раствор соли АℓСℓ3 :
А –0,460; Б +0,402; В +2,744; Г +3,034; Д +2,860.
245. Стандартные электродные потенциалы при 298 К:
Cu2+ + 2ē = Cu;
Aℓ3+ + 3ē = Aℓ;
Pb2+ + 2ē = Pb;
= +0,34 B,
= −1,66 B,
= –0,13 B.
Определите ЭДС алюминий-медного гальванического элемента при
стандартных условиях ([Aℓ3+ ] = [Cu2+] = 1 М/л):
а) +2,000; б) –2,000; в) –1,320; г) +1,320; д) 0,660.
246. Вычислите ЭДС алюминий-свинцового гальванического элемента
при стандартных условиях ([Aℓ3+ ] = [Pb2+ ] = 1 М/л):
а) –1,790; б) +1,790; в) –1,530; г) +1,530; д) +0,765.
247. Вычислите электродный потенциал меди в 0,01 М растворе CuСℓ2 :
а) +0,340; б) +0,456; в) +0,398; г) +0,281; д) +0,224.
248. Вычислите электродный потенциал свинца в 0,001 М растворе соли
PbСℓ2 :
а) –0,189; б) –0,072; в) –0,014; г) +0,130; д) +0,246.
136
249. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из медного
Cr/Cr
3
Ni/Ni
2
Zn/Zn
2
электрода, погруженного в 0,01 М раствор соли CuСℓ2 , и свинцового электрода, погруженного в 0,01 М раствор соли PbСℓ2:
а) +0,384; б) +0,326; в) –0,326; г) –0,470; д) +0,470.
250. Стандартные электродные потенциалы при 298 К:
Cr3+ + 3ē = Cr;
Ni2+ + 2ē = Ni;
Zn2+ + 2ē = Zn;
= –0,74 B,
= –0,25 B,
= –0,76 B.
Определите ЭДС хромово-никелевого гальванического элемента при
стандартных условиях ([Cr3+ ] = [Ni2+] = 1 М/л):
а) –0,490; б) +1,840; в) +0,490; г) –1,840; д) –0,920.
251. Вычислите э.д.с. хромово-цинкового гальванического элемента при
стандартных условиях ([Cr3+ ] = [Zn2+ ] = 1 М/л):
а) –0,020; б) +0,020; в) –1,500; г) +1,500; д) +0,750.
252. Вычислите электродный потенциал хрома в 1 • 10–3 М растворе
CrСℓ3 :
а) –0,682; б) –0,799; в) –0,856; г) –0,769; д) +0,799.
253. Вычислите электродный потенциал никеля в 1 • 10–2 М растворе соли NiСℓ2 :
а) –1,042; б) –1,158; в) –0,309; г) –1,071; д) +0,309.
254. Вычислите э.д.с. гальванического элемента, состоящего из никелевого электрода, погруженного в 1 • 10–2 М раствор соли NiСℓ2 , и хромового
электрода, погруженного в 1 • 10–3 М раствор соли CrСℓ3 :
а) +0,490; б) +0,273; в) +0,302; г) –0,490; д) +0,244.
255. При каком значении рН потенциал водородного электрода принимается за нуль:
а) 5; б) 7; в) 0; г) 1; д) 14?
256. Чему равен потенциал водородного электрода при рН = 7:
137
а) –0,59 В; б) +0,59 В; в) –0,00 В; г) –0,41 В; д) +0,41 В?
257. Никелевые пластинки опущены в водные растворы ZnСℓ2 и СuSО4 .
С какими из этих солей будет реагировать никель:
а) ZnСℓ2 ; б) СuSО4 ; в) с обеими.
258. Между какими из перечисленных ниже взятых попарно веществ
(металл + водный раствор электролита) будет протекать реакция замещения:
1) Fе + НСℓ;
2) Сu + НСℓ;
3) Аg + Сu (NО3 )2 :
а) (1), (2), (3);
б) (2) и (1);
в) (1);
г) (2), (3);
д) (2);
е) (3);
ж) (1), (3);
з) (3).
259. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами СuSО4 :
а) увеличится;
б) уменьшится;
в) останется без изменения.
260. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса железной пластинки при взаимодействии ее с растворами ZnСℓ2 :
а) увеличится;
б) уменьшится;
в) останется без изменения.
261. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса железной пластинки при взаимодействии ее с растворами АgNО3 :
138
а) увеличится;
б) уменьшится;
в) останется без изменения.
262. Электроды из марганца опущены в растворы:
1) КNО3 , 2) Рb(NО3 )2 , 3) МgSО4 .
Укажите, в каких случаях будут протекать химические реакции:
а) (1), (2), (3);
б) (1);
в) (2);
г) (3);
д) (1), (2);
е) (1), (3);
ж) (2), (3).
263. Каким из перечисленных способов можно увеличить э.д.с. гальванического элемента
Pt, H2 / HСℓ (C1 ) / / HСℓ (C2 ) / H2 , Pt:
а) уменьшить концентрацию НСℓ у катода;
б) уменьшить концентрацию НСℓ у анода;
в) увеличить концентрацию НСℓ у катода;
г) увеличить концентрацию НСℓ у анода.
264. Можно ли хранить раствор ZnSО4 в медном сосуде:
а) можно;
б) нельзя.
265. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней
цепи гальванического элемента:
Рb / Рb2+ / / Сu2+ / Сu,
если растворы электролитов одномолярные:
а) от свинца к меди;
б) от меди к свинцу;
139
в) не будут перемещаться?
266. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней
цепи гальванического элемента:
Сu / Сu2+ / / Аg+ / Аg,
если растворы электролитов одномолярные:
а) от меди к серебру;
б) от серебра к меди;
в) не будут перемещаться?
267. Из трех металлов Сu, Аℓ и Sn выберите ту пару, которая дает наименьшую ЭДС:
а) Сu и Аℓ; б) Сu и Sn; в) и Аℓ и Sn.
268. Катодом или анодом будет являться водородный электрод в паре
с медным полуэлементом:
а) катодом;
б) анодом.
269. Катодом или анодом будет являться водородный электрод в паре
с цинковым полуэлементом:
а) катодом;
б) анодом.
270. Какие процессы будут протекать при работе медно-цинкового гальванического элемента:
а) Zn2+ + 2ē = Zn; Сu – 2ē = Сu2+ ;
б) Zn – 2ē = Zn2+ ; Сu – 2ē = Сu2+ ;
в) Zn2+ + 2ē = Zn; Сu2+ + 2ē = Сu ;
г) Zn – 2ē = Zn2+ ; Сu2+ + 2ē = Сu ?
271. Какие процессы будут протекать при работе алюминиевосеребряного гальванического элемента:
а) Аℓ3+ + 3ē = Аℓ; Аg+ + 1ē = Аg ;
б) Аℓ – 3ē = Аℓ3+ ; Аg – 1ē = Аg+ ;
140
в) Аℓ – 3ē = Аℓ3+ ; Аg+ + 1ē = Аg ;
CuCu
лмоль
Cu
лмоль
Cu
)2(/01,0/1,0)1(
22
B25,0;B36,2
Ni/NiMg/Mg
22
B80,0;B66,1
Ag/AgA/A
3
г) Аℓ3+ + 3ē = Аℓ; Аg – 1ē = Аg+ ?
272. В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней
цепи при работе следующего гальванического элемента:
:
а) от (1) электрода ко (2);
б) от (2) электрода к (1).
273. Вычислите ЭДС магниево-никелевого гальванического элемента,
в котором концентрации ионов Мg2+ и Ni2+ равны 1 моль/л
а) –2,11 В; б) 2,11 В; в) –2,61 В; г) 2,61 В.
274. Вычислите ЭДС алюминиево-серебряного гальванического элемен-
та, в котором концентрации ионов Аℓ3+ и Аg+ равны 1 моль/л
а) +2,46 В; б) –2,46 В; в) –0,86 В; г) +0,86 В.
РАЗДЕЛ 9. ЭЛЕКТРОЛИЗ
При изучении данного раздела рекомендуется использовать литературу
[1, с. 284-299, 2, с. 110-124, 3, с. 212-222].
Вопросы, рассматриваемые в данном разделе:
1. Электролиз.
2. Процессы на катоде.
3. Процессы на аноде.
4. Электролиз с инертным и активным анодами.
5. Выход по току.
6. Законы электролиза.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]