- •4. Электрохимические процессы
- •4.1. Электрохимические процессы. Основные понятия, определения
- •4.2. Электродные потенциалы металлических и газовых электродов
- •4.3. Потенциалы газовых электродов
- •4.4. Потенциалы окислительно-восстановительных электродов
- •4.5. Кинетика электродных процессов. Электрохимическая поляризация. Перенапряжение
- •Cхемы щелочных аккумуляторов:
- •На катоде – восстановление кислорода
- •4.7. Вопросы для самоконтроля.
- •Устройство щелочных (Fe – Ni, Cd - Ni) аккумуляторов. Литература
- •4.8. Примеры решения задач
- •4.9. Задачи для домашнего задания
- •4.10. Варианты домашнего задания
- •Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы (Ео298) в водных растворах
4.9. Задачи для домашнего задания
1-8. Укажите, какие из перечисленных металлов могут восстановить указанный металл из стандартного раствора его соли? Ответ подтвердите сравнением стандартных электродных потенциалов металлов (Eo298). Напишите ионно-электронные схемы возможных процессов.
№ задачи |
Металл |
Стандартный раствор соли металла |
Возможные восстановители (металлы) |
1 |
Ni |
NiCl2 |
Cr, Zn, Mg, Cu, Ag |
2 |
Fe |
FeCl3 |
Sn, Ni, Cu, Ag, Pt |
3 |
Mn |
MnCl2 |
Al, Zn, Mg, Fe, Ag |
4 |
Zn |
ZnCl2 |
Na, Mn, Mg, Ni, Cu |
5 |
Co |
CoCl2 |
Zn, Fe, Sn, Pb, Ag |
6 |
Cr |
CrCl3 |
Al, Fe, Ni, Cu, Au |
7 |
Cd |
CdCl2 |
Zn, Pb, Sn, Fe, Cu |
8 |
Pb |
Pb(NO3)2 |
Mn, Ni, Co, Cd, Ag |
9-11. Укажите, какие из указанных реакций возможны в стандартных условиях.Ответ обоснуйте, используя стандартные значения электродных потенциалов металлов. Приведите ионно-электронные уравнения возможных процессов.
№ задачи |
Уравнения реакций |
9 |
Al + H2SO4 , Al + KCl, Cu + H2SO4 , Pb + CuSO4 , Pb +KNO3 |
10 |
Cu + AgNO3 , Ag + MgCl2, Al + Zn(NO3)2, Pt + CuSO4,Fe+ZnSO4. |
11 |
Ni + Zn(NO3)2 , Pb + ZnСl2 , Cu + Zn(NO3)2, Au + CuSO4 , Ag + ZnCl2 . |
12-14. Укажите, с какими из перечисленных растворов стандартной концентрации будет взаимодействовать данный металл? Ответ обоснуйте, используя стандартные значения электродных потенциалов металлов. Приведите ионно-электронные уравнения возможных процессов.
№ задачи |
Металл |
Растворы солей |
12 |
Zn |
Na2SO4, MgCl2, CuSO4, AlCl3, AuCl3 |
13 |
Ni |
FeCl2, CoCl2, SnCl2, CuCl2, K2SO4 |
14 |
Fe |
СuSO4, МgSO4, Рb(NO3)2, MnCl2, AgNO3 |
15 |
Cu |
MnSO4, SnSO4, AgNO3, Hg2(NO3)2, ZnCl2 |
16 –20. Вычислить электродный потенциал металла (), находящегося в растворах солей, содержащих собственные ионы, с концентрацией ионов металла [Men+] моль/л. На какую величину изменится этот потенциал, если увеличить концентрацию раствора соли в 10 раз? Как это отразится на активности металла?
№ задачи |
Металл |
Раствор соли |
Концентрация ионов металла, [Men+] моль/л |
16 |
Mn |
MnCl2 |
0,01 |
17 |
Zn |
ZnSO4 |
0,1 |
18 |
Ni |
Ni(NO3)2 |
0,001 |
19 |
Cr |
Cr2(SO4)2 |
0,1 |
20 |
Cu |
CuSO4 |
0,01 |
21 |
Fe |
FeSO4 |
0,1 |
22 |
Ag |
AgNO3 |
0,001 |
23-26. Вычислить потенциал газового электрода при температуре 25 оС и парциальном давлении газа 1 атм в растворе при концентрации ионов водорода [H+] моль/л. На какую величину изменится потенциал этого электрода при уменьшении концентрации ионов водорода в 10 раз? Какие металлы металлы подвергаются коррозии в данных условиях?
№ задачи |
[H+] моль/л |
Электрод |
23 |
10-1 |
кислородный |
24 |
10-7 |
кислородный |
25 |
10-3 |
водородный |
26 |
10-7 |
водородный |
27 – 30. Имеются два металла (Ме1 и Ме2), каждый из которых находится в растворе соли, содержащим собственные ионы, (Ме1/Ме1n+, Ме2/Ме2n+) при стандартных условиях. Каковы значения их потенциалов? Вычислить, какова должна быть концентрация ионов металла [Ме1n+], чтобы электродный потенциал металла стал равен стандартному электродному потенциалу второго металла.
-
№
задачи
Металл 1 (Ме1)
Металл 2 (Ме2)
27
Pb
Ni
28
Ag
Au
29
Zn
Fe
30
Fe
Sn
31-45. Определить, в каком направлении могут самопроизвольно протекать следующие окислительно-восстановительные реакции.
-
№ п/п
Уравнения реакций
31
2CrCl3 + 3Вr2 + 16NаОН 2Nа2СrO4 + 6NаВr+ 6NaCl +8 H2О
32
Н3PO3 + SnCl2 + Н2O Н3PO4 + Sn + 2 HCl
33
Н2S + Н2SO4 S + Н2O
34
2 HJO3 + 5 H2O2 J2 + 5 O2 + 6 H2О
35
К2Сr2O7 + 14 НСl 3 Сl2 + 2 СrСl3 + 2 КСl + 7 H2О
36
Н2S + 4 Cl2 + 4 Н2О Н2SO4 + 8 НСl
37
6 Р+ 5 НClO3 + 9 Н2О 6 Н3РO4 + 5 НСl
38
10 НNO3 + 4 Zn N2O + 4 Zn(NO3)2 + 5 H2О
39
3 FeS + 8 НNО3 3 Fe(NО3)2 + 3 S + 2 NO + 4 H2О
40
2 КМnO4 + 16 НВr 5 Вr2 + 2 КВr + 2 МnВr2 + 8 Н2О
41
2Al + К2Сr2O7 +7Н2SO4Al2(SO4)3+Cr2(SO4)3 +K2SO4 + 7H2 O
42
10 HNO3 + 4 Са NН4NО3 + 4 Са(NO3)2 + 3 H2 O
43
РbO2 + 4 НCl Cl2 + 2 Н2О + PbCl2
44
I2 + 5 Сl2 + 6 Н2O 2НIO3 +10 НСl
45
5К2S + 2КМnO4 + 8Н2SO4 5S + 6К2SO4 + 2МnSO4 + 8 Н2О
46-51. Вычислить электродвижущую силу гальванического элемента. Определить направление движения электронов во внешней цепи.
46. Sn/Sn2+ (0,01моль/л) II (0,1моль/л) Sn2+/ Sn
47. Cu/Cu2+ (1 моль/л) II (0,01моль/л) Cu2+/Cu
48. Cr/Cr3+ (0,1 моль/л) II (0,01 моль/л) Fe2+/Fe
49. Al/Al3+ (0,1 моль/л) II (0,01 моль/л) Mg2+/Mg
50. Ni/Ni2+ (0,01 моль/л) II ( 0,01 моль/л) Sn2+/Sn
51. Au/Au3+ (1 моль/л) II ( 0,1 моль/л) Cu2+/Cu
52-56. Какие окислительно-восстановительные процессы протекают на электродах данных гальванических элементов? На основании стандартных электродных потенциалов выбрать гальванический элемент с наибольшей электродвижущей силой и рассчитать ее величину.
52. Cu/Cu(NO3)2 II Pb(NO3)2/Pb; Cr/CrCl3 II CuCl2/Cu;
Ni/NiCl2 II AlCl3/Al ; Fe/FeSO4 II AlCl3/Al
53. Ni/NiCl2 II AlCl3/Al ; Co/CoCl2 II AlCl3/Al ;
Zn/ZnCl2 II AlCl3/Al ; Cu/Cu(NO3)2 II AlCl3/Al
54. Cr/CrCl3 II NiCl2/Ni ; Cr/CrCl3 II CoCl2 Co ;
Cr/CrCl3 II CuCl2/Cu ; Cr/CrCl3 II Pb(NO3)2/Pb
55. Zn/Zn(NO3)2 II AgNO3/Ag ; Zn/Zn(NO3)2 II Cu(NO3)2/Cu ;
Zn/Zn(NO3)2 II Ni(NO3)2/Ni ; Zn/Zn(NO3)2 II MnSO4/Mn
56. Pb/Pb(NO3)2 II Fe(NO3)2/Fe ; Pb/Pb(NO3)2 II Ni(NO3)2/Ni ;
Pb/Pb(NO3)2 II AgNO3/Ag ; Pb/Pb(NO3)2 II Al(NO3)3
57-45. Какие окислительно-восстановительные процессы протекают на электродах предложенных гальванических элементов? Какой из них является поляризующимся? Составьте схему работы этого элемента и предложите способы уменьшения поляризации.
57. Zn/H2SO4 II CuSO4/Cu ; Zn/ZnSO4 II CuSO4/Cu;
Zn/ZnSO4 II Fe SO4/Fe
58. Ni/NiSO4 II CuSO4/Cu ; Ni/H2SO4 II CuSO4/Cu ;
Ni/NiSO4 II H2SO4/Cu
59. Ni/NiCl2 II HCl/Sn ; Ni/HCl II CuCl2/Cu ; Ni/NiCl2 II SnCl2/Sn
60. Fe/FeCl2 II CuCl2/Cu ; Fe/HCl II CuCl2/Cu ; Fe/FeCl2 II HCl/Cu