РАЗДЕЛ 5.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Глава 5.1.

Окислительно-восстановительные и электродные потенциалы

Окислительно-восстановительные полуреакции и их стандартные потенциалы. Электродные потенциалы металлов. Ряд напряжений металлов. Формула Нернста. Направление окисли- тельно-восстановительных реакций.

681.Напишите определение и примеры окислительно-восстанови- тельных реакций. Приведите примеры типичных окислителей и восстановителей.

682.Чем отличаются окислительно-восстановительные реакции в растворах электролитов? Напишите примеры окислительновосстановительных реакций и примеры полуреакций для типичных окислителей и восстановителей.

683.Какое свойство вещества характеризуется его окислительновосстановительным потенциалом? С помощью таблицы стандартных потенциалов приведите примеры самых сильных окислителей и восстановителей.

684.Каким параметром – кинетическим или термодинамическим – является окислительно-восстановительный потенциал полуреакций? Приведите формулу, связывающую потенциал с энергией Гиббса.

685.Каким параметром – кинетическим или термодинамическим – является окислительно-восстановительный потенциал полуреакций? Приведите формулу, связывающую разность потенциалов с константой равновесия.

686.Какие условия являются стандартными для определения потенциалов полуреакций? По какому уравнению вычисляется окислительновосстановительный потенциал, если условия отличаются от стандартных?

687.Найдите в справочной литературе стандартный потенциал по-

луреакции

MnO4- + 8H+ + 5е = Mn2++ 4H2O.

Чему будет равен потенциал этой полуреакции в одномолярном раство-

ре KMnO4 при Т = 25 оС и концентрации Н+-ионов 5 М и Mn2+-ионов

0,01 М?

78

688. Чему равен потенциал полуреакции

Сr2O72- + 14H+ + 6е = 2Сr3+ + 7H2О

при температуре 25 оС и концентрациях ионов 1,0 M (Cr2О72-), 5,0 M (Н+), и 0,1 M (Cr3+)?

689. Вычислите значение окислительно-восстановительного потен-

циала 60 %-й Н2SO4 (плотность 1,50 г/мл ) при 25 оС при её восстановлении по полуреакции

SO42- + 8H+ + 6е = S + 4H2O

Почему полученный результат следует считать приблизительным?

690. Вычислите значение окислительно-восстановительного потен-

циала 40 %-й HNO3 (плотность 1,25 г/мл ) при 25 оС при её восстановлении соответственно полуреакции

NO3-+ 4H+ + 3е = NO+ + 2H2O

Почему полученный результат следует считать приблизительным?

691.Почему один и тот же окислитель или восстановитель может иметь не одно, а несколько значений окислительно-восстановительного потенциала? Приведите примеры.

692.Сравните полуреакции:

В какой среде целесообразно окислять хром (III) до хрома (VI) и использовать соединения хрома (VI) в качестве окислителя?

693.В какой среде (кислой или щелочной) цинк является более сильным восстановителем? Ответ мотивировать.

694.В какой среде (кислой или щелочной) алюминий является более сильным восстановителем? Ответ мотивировать.

695.В какой среде целесообразно использовать в качестве окислителей перхлораты, хлораты, хлориты и гипохлориты? Ответ мотивировать.

696.Почему при контакте металла с раствором его солей на его поверхности возникает электрический заряд? Как он называется и от каких условий зависит его знак и величина?

79

697.Почему характеристика восстановительной способности металла по значению его ионизационного и электродного потенциалов не совпадает? Приведите примеры и напишите объяснение.

698.По какому принципу расположены металлы в ряду напряжений

икакими свойствами обладает этот ряд? Будет ли кадмий вытеснять магний, медь, цинк и серебро из растворов их солей? Какие из металлов вытесняют кадмий из растворов его солей?

699.По какому принципу расположены металлы в ряду напряжений

икакими свойствами обладает этот ряд? Будет ли восстанавливаться: а) магний из раствора соли цинком? б) водород из соляной кислоты металлами медью, марганцем, серебром?

700.Опишите устройство и назначение стандартного водородного электрода. Почему для измерения электродных потенциалов используются компенсационный метод или высокоомный вольтметр?

701.Составьте ряд неметаллов по тому же принципу, по которому составлен электрохимический ряд напряжений металлов. Какими свойствами обладает этот ряд?

702.Методом полуреакций определите коэффициенты в данных окислительно-восстановительных реакциях; используя стандартные окислительно-восстановительные потенциалы полуреакций, определите возможность и направление их протекания:

H3PO4+HI = H3PO3 + I2 + H2O HCl + O2 = H2O + Cl2

703. Условие в задаче № 702 для реакций: HNO3 + HСl = NO + Cl2 + H2O

FeSO4 + I2 + H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 2 HI 704. Условие в задаче № 702 для реакций:

KMnO4 + KBr + H2O = MnO2 + Br2 + KOH

KMnO4 + Ag + H2O = MnO2 + Ag2O + KOH 705. Условие в задаче № 702 для реакций:

H3PO3 + SnCl2 + H2O = H3PO4 + Sn + HCl SnCl2 + I2 + KCl = SnCl4 + KI

706. Условие в задаче № 702 для реакций:

Se + H2SO4 + H2O = H2SO3 + H2SeO3

CuBr + Br2 + Na2SO4 = CuSO4 + NaBr

80

707. Условие в задаче № 702 для реакций:

Ag + HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O Cl2 + H2O = HCl + HClO

708. Условие в задаче № 702 для реакций:

Cu + HNO3 = Cu(NO3)3 + NO + H2O PbSO4 + H2O2 = PbO2 + H2SO4

709.Можно ли приготовить раствор, содержащий одновременно: а) хлорноватую и соляную кислоту? б) хромат калия и бромид калия?

710.Можно ли приготовить раствор, содержащий одновременно: а) азотную и йодоводородную кислоту? б) сульфат хрома (III) и сульфат железа (III)?

Глава 5.2. Химические источники электроэнергии

Гальванические, концентрационные и топливные элементы. Аккумуляторы.

711.Какие устройства служат для преобразования химической энергии в электрическую? Приведите пример таких устройств и объясните их действие.

712.Какие условия при работе гальванических элементов называются стандартными? Как устроен и как действует медно-цинковый элемент? Рассчитайте его ЭДС при стандартных условиях.

713.Какая часть гальванического элемента называется электродом? Какой из электродов заряжен положительно, а какой отрицательно, какие химические процессы идут на электродах? Приведите примеры.

714.Приведите примеры химических реакций, которые можно положить в основу работы гальванических элементов. Для одного примера напишите электрохимическую схему элемента и уравнения реакций на электродах.

715.Какой принцип лежит в основе расчета ЭДС гальванического элемента – кинетический или термодинамический? Приведите примеры расчёта.

716.Для данного гальванического элемента напишите схемы электродных процессов и уравнение токообразующей реакции в общем виде (ионном и молекулярном), вычислите ЭДС при указанных в схеме концентрациях и температуре:

(–)Zn | 0,01 н. ZnSO4 || 0,1 н. AgNO3 | Ag (+) при 27 oС.

81