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 окислительно-восстановительных реакций.

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

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

683.Какие 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? Привести 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 полуреак-

ции

MnO4-+ 8H+ + 5e = Mn2++ 4H2O.

Чему будет равен потенциал этой полуреакции в одномолярном растворе

KMnO4 при Т = 25 оС и концентрации Н+-ионов 5 М и Mn2+-ионов 0,01 М?

688. Чему равен потенциал полуреакции:

Сr2O72- + 14H+ + 6 e = 2Сr3+ + 7H2О

при T = 25 оС и концентрациях ионов 1 M (Cr2О72-), 5 M (Н+), 0,1 M (Cr3+)? 689. Вычислите значение окислительно-восстановительного потенциала

60 %-ной Н2SO4 (плотность 1,50 г/мл ) при 25 оС при её восстановлении соглас-

но полуреакции:

SO42- + 8H+ + 6 e = S + 4H2O.

Почему полученный результат следует считать приблизительным?

690. Вычислите значение окислительно-восстановительного потенциала

40 %- ной HNO3 (плотность 1,25 г/мл ) при 25 оС при её восстановлении соглас-

но полуреакции:

NO3-+ 4H+ + 3 e = NO+ + 2H2O.

Почему полученный результат следует считать приблизительным?

691.Почему один и тот же окислитель или восстановитель может иметь не одно, а несколько значений стандартного 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?

697.Почему характеристика восстановительной способности металлов по значению их ионизационных и электродных потенциалов не совпадают? Приведите примеры и объяснение.

698.По какому принципу расположены металлы в ряду напряжений, и какими свойствами обладает этот ряд? Будет ли кадмий вытеснять магний, медь, цинк и серебро из растворов их солей? Какие из металлов вытесняют кадмий из раствора его соли?

699.По какому принципу расположены металлы в ряду напряжений, и какими свойствами обладает этот ряд? Будет ли восстанавливаться: а) магний из раствора соли цинком? б) водород из соляной кислоты металлами Cu, Mn, Ag?

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 ряд напряжений металлов. Какими свойствами обладает этот ряд?

702.Методом полуреакций определите коэффициенты в данных окисли- тельно-восстановительных реакциях; используя стандартные окислительновосстановительные 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 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) иодноватую кислоту и хлороводород? б) хромат калия и бромид калия?

710.Можно ли приготовить раствор, содержащий одновременно: а) азотную

ибромоводородную кислоту? б) сульфат хрома (III) и сульфат железа (III)?

Глава 5.2. Химические источники электроэнергии

Гальванические, концентрационные,топливные элементы. Аккумуляторы.

711.Какие устройства служат для преобразования химической энергии в электрическую? Привести примеры таких устройств и объяснить их действие.

712.Какие условия при работе гальванических элементов называются стандартными? Как устроен и как действует элемент Даниэля-Якоби? Рассчитать при стандартных условиях ЭДС гальванического элемента Даниэля-Якоби.

713.Какая часть гальванического элемента называется электродом? Какой из электродов заряжен положительно, а какой - отрицательно, какие химические процессы осуществляются на электродах. Привести пример.

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

715.Какой принцип лежит в основе расчета ЭДС гальванического элемента

–кинетический или термодинамический? Привести примеры расчёта.

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

(–) Zn | 0,01 н. ZnSO4 || 0,1 н. AgNO3 | Ag (+) при 27 oС. 717.Задание в № 716:

(–)Mg | 0,2 н. Mg(NO3)2 || 0,03 н. SnSO4 | Sn (+) при 17оС.

718.Задание в № 716:

(–)Fe | 0,03 н. Fe(NO3)2 || 0,1 н. Pb(NO3)2 | Pb (+) при 37оС

719.Задание в № 716:

(–)Mn | 0,01 н. MnCl2 || 0,5 н. CdCl2 | Cd (+) при 25 оС