Решение. В задании предложены реакции между металлами и солями. В соответствии с правилом металлы, начиная с магния, вытесняют правее стоящие в ряду напряжений металлы



Дата15.12.2018
Размер89 Kb.
#64083
ТипРешение


Примеры выполнения заданий

Пример 1. Какая из приведенных реакций возможна?

Cd+ZnCl2? Fe+AgCl? Al+Pb(NO3)2? K+CaCl2?



Решение. В задании предложены реакции между металлами и солями. В соответствии с правилом металлы, начиная с магния, вытесняют правее стоящие в ряду напряжений металлы (т.е. имеющие более положительный потенциал) (см. табл. 9)из растворов их солей.

  1. Кадмий в ряду напряжений расположен правее цинка, т.е. имеет более положительный потенциал, и, следовательно, не может вытеснить цинк из раствора его соли.

  2. Железо расположено левее серебра, но данная реакция невозможна, т.к. хлорид серебра нерастворимая соль.

  3. Реакция между алюминием и нитратом свинца возможна, т.к. алюминий активнее свинца, а соль свинца растворима и может находиться в растворе:

2Al+3Pb(NO3)2=2Al(NO3)3+3Pb

Al0 – 3eAl3

2

окисление

Pb2++2ePb0

3

восстановление

  1. Калий стоит в ряду напряжений до кальция, но и до магния, а следовательно будет вытеснять водород из воды, а не металл из соли.

Пример 2. В соединении, с каким из полуэлементов: Mn/Mn2+, Pb/Pb2+, электрод Zn/Zn2+ будет анодом? Напишите уравнения соответствующих полуреакций.

Решение. Анодом в электрохимии принято называть электрод, на котором идет процесс окисления. Анодом будет электрод, у которого более отрицательный электродный потенциал, а катодом – электрод с более положительным потенциалом (табл. 9). Таковым в данном случае является свинец (см. ряд напряжений металлов).

Zn0-2eZn2+ - анод

Pb2++2ePb0 – катод.

Пример 3. Вычислите электродный потенциал алюминия в 0,01М растворе AlCl3.


Дано:

Е0=-1,662 В (табл.№ 9)

[Al3+]=10-2 моль/л


Решение: воспользуемся уравнением Нернста E=E0+,

E=-1,662+=-1,702 (B)



Найти: Е(Al/Al3+)

Ответ: Е(Al/Al3+)=-1,702 В.

Пример 4. Вычислите электродный потенциал свинцового электрода в насыщенном растворе PbSO4 (ПР=210-8), содержащего 0,001 моль/л ионов SO42-.

Дано:

Е0=-0,126 В

[SO42-]=10-3 моль/л


Решение: ПР=[Pb2+][SO42-]; [Pb2+]=210-5 (моль/л)

ПР=210-8

Е=-0,126+lg210-5=-0,126+0,03(-4,7)=-0,266 (B)

Найти: Е(Pb/Pb2+)

Ответ: Е(Pb/Pb2+)=-0,266 B.

Пример 5. Допишите предложенную схему реакции. Оцените вероятность протекания процесса в заданном направлении при стандартных условиях. Ответ подтвердите расчетом:

Решение.

KMnO4 + H2S + H2SO4  MnSO4 + S + ….



О-ль

MnO4- + 8H+ + 5e  Mn+2 + 4H2O

2

восстановление

В-ль

H2S – 2e  S + 2H+

5

окисление

2MnO4- + 16H+ + 5H2S = 2Mn2+ + 8H2O + 5S + 10H+

2MnO4- + 6H+ + 5H2S = 2Mn2+ +5S + 8H2O

2KMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5S + K2SO4 + 8H2O

ЭДСор = Еоо-ля­- Еов-ля

Ео(MnO4-/Mn2+) = +1,52 B

Eо(S/Н2S) =+0,14 B

ЭДСpо = 1,52 – 0,14 = 1,38 В

Ответ: ЭДСpо  0, следовательно, при стандартных условиях процесс возможен.



Пример 6. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из медного и кадмиевого электродов в 0,01 М растворах их солей.

Дано:

Е0(Cd/Cd2+)=-0,40 B

E0(Cu/Cu2+)=0,34 B


Решение:

Е(Cd/Cd2+)=-0,40+-0,46 (B)



[Cd2+]=0,01 моль/л

[Cu2+]=0,01 моль/л



E0(Cu/Cu2+)=0,34+0,28 (B)

Найти: ЭДС

ЭДС=ЕК – ЕА ; ЭДС=0,28+0,46=0,74 (В)

Ответ: ЭДС=0,74 В.
Пример 7. Какие реакции протекают при электролизе на графитовых электродах расплава бромида калия?

Решение. В расплаве соль диссоциирует на ионы: KВrK++Br-

Электроды из графита являются инертными, поэтому при электролизе не изменяются.



Катод

K++e-=K

2

Анод

2Br- - 2e-=Br2

1

Реакция электролиза

2KBr=2K+Br2




Ответ: в результате реакции образуется металлический калий и пары брома.

Пример 8. Написать уравнения реакций электролиза растворов солей NiCl2, Ba(NO3)2 на инертных электродах.

Решение. а) Соль NiCl2 растворима, в воде диссоциирует на ионы: NiCl2Ni2++2Cl-. Т.к. никель имеет значение стандартного электродного потенциала меньше, чем у водорода, но больше, чем у марганца, то на катоде будут восстанавливаться ионы никеля одновременно с водой. А на аноде будут разрежаться простые анионы хлора.

Катод

Ni2++2e- =Ni

1

Анод

2Cl- - 2e- =Cl2

1

Реакция электролиза

NiCl2=Ni+Cl2




б) Ba(NO3)2Ba2++2NO3-. Катионы бария не будут восстанавливаться на катоде, т.к. стандартный электродный потенциал бария меньше потенциала марганца, поэтому на катоде будут восстанавливаться молекулы воды. На аноде будет происходить окисление молекул воды, т.к. кислородсодержащие анионы азотной кислоты в водных растворах не окисляются.


Катод

2О+2е-2+2ОН-

2

Анод

2О-4е-2+4Н+

1

Реакция электролиза

2О=2Н22




Пример 9. Какие из имеющихся в растворе ионов и в какой последовательности будут разряжаться на инертных катоде и аноде: Ag+, Cl-, Br-, Co2+, NO3-, K+?

Решение. На катоде: 1) Ag+,( как металл с наиболее положительным потенциалом); 2) Со2+(будет восстанавливаться одновременно с молекулами воды). Катион К+из раствора не восстанавливается, т.к. имеет большое отрицательное значение потенциала (левее Mn).

На аноде: 1) Br- (неметалл с более отрицательным равновесным потенциалом), 2)Cl-. .3)Кислородсодержищий анион NO3- из растворов не восстанавливается.



Пример 10. Какова масса металлической меди, выделившейся при электролизе раствора CuSO4 током 2 А в течении получаса?

Дано:

I=2A


Решение: m=; m=1,19 (г),

=30 мин=1800 с

где A(Cu)=64 г/моль, n=2 (ион Cu2+ присоединяет 2е-)

Найти: m(Cu).

Ответ: m(Cu)=1,19 г.

Пример 11. Определите выход потоку, если при электролизе раствора сульфата никеля в течении 1 часа при силе тока 4 А на катоде выделилось 4,5 г никеля.

Дано:

I=4A


Решение: найдем mтеор по формуле m=;

=1 ч=3600 с

m(Ni)=4,2 г



mт= (г), где А(Ni)=59 г/моль, n=2 (число принимаемых никелем е-)

Найти: (%)

=; =

Ответ: =93%
Задачи для самостоятельного решения

Задание 1. Какая из приведенных реакций невозможна?

№ варианта

Схемы реакций

12

AgNO3+Pb, MgSO4+Ba, CoSO4+Zn

Задание 2. В соединении с каким полуэлементом указанный электрод будет анодом? Напишите уравнения соответствующих полуреакций.

№ варианта

Электрод

Полуэлементы

12

Ag/Ag+

Pb/Pb2+, Hg/Hg2+

Задание 3.Решите расчетную задачу.

12. Рассчитайте электродный потенциал марганца в 0,01 М растворе MnSO4.



Задание 4. Расставьте коэффициенты в схеме реакции. Оцените вероятность протекания процесса в указанном направлении при стандартных условиях. Ответ подтвердите расчетом.

№ варианта

Схема реакции

12

KBr+KclO+H2OKCl+Br2+KOH

Задание 5. Решите расчетную задачу.

12. Рассчитайте ЭДС элемента, составленного из магния в 0,01 М растворе его соли и свинца в 0,01 М растворе Pb(NO3)2.



Задание 6. Написать уравнения реакций электролиза на инертных электродах расплава соли:

№ вар.

12

Соль

K2Se

Задание 7. Написать уравнения реакций электролиза на инертных электродах растворов солей:

№вар

12

Соли

MgI2

К2SO4



Задание 8. Какие из ионов, имеющихся в растворе, и в какой последовательности будут разряжаться на катоде и аноде?

№ вар

Ионы в растворе

12

Co2+, NO3-, Cl-, Al3+, Rb+

Задание 9. Решите расчетную задачу.

12. При прохождении через раствор NaOH в течение 2 минут выделилось30 см3 водорода при н.у. Найдите силу тока.



Задание 10. Решите задачу на расчет выхода по току.

12. Какой объем водорода выделится при пропускании через раствор серной кислоты тока силой 2 А в течение 2 часов, если выход по току составляет 93%?


Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2023
обратиться к администрации

    Главная страница