Список рекомендуемой литературы

1. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И.. Общая и неорганическая химия.- М.: Химия, 2001.- 632 с.

2. Зайцев О.С. Задачи и вопросы по химии.- М.: Химия, 1985.- 301 с.

3. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.- Л.: Химия, 2004.- 270 с.

4. Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии.- М.: Высшая школа, 2004.- 224 с.

Задание № 7

По теме: «Окислительно–осстановительные реакции. Электрохимия»

Задания

1. Подберите коэффициенты в следующих реакциях ионно-электронным методом. Укажите окислитель и восстановитель, определите направление протекания реакции и вычислите э.д.с.

2. Вычислите э.д.с. гальванического элемента, составленного из стандартных электродов. Определите направление тока во внешней цепи указанного гальванического элемента Me|Me⁺ⁿ||Me⁺ⁿ|Me

Нa каком электроде будет идти растворение металла?

3. Какой металл будет подвергаться коррозии, если заданная пара металлов, находящихся в контакте, попадет в кислую среду? Составьте схему образующегося при этом гальванического элемента.

4. Какой металл является анодным (катодным) по отношению к покрываемому металлу? Составьте уравнения реакций, протекающих при атмосферной коррозии (во влажном воздухе).

5. Определите электродный потенциал электрода, в котором металлическая пластинка погружена в раствор собственной соли с заданной концентрацией катионов.

6. Составьте схемы электролиза водного раствора заданного вещества

а) с инертным анодом.

б) с использованием активного анода

Задания с первого по шестой «б» выполняются на основании таблицы

№ вари-антов	Номера заданий
№ вари-антов	1 реак-ции	2	3	4	5	6а	6б	Приме-ча-ние
1	1, 4, 89	Cu\|Cu⁺²\|\|Fe⁺²\|Fe	Na/Ba	Fe покрыт Ni Fe покрыт Mn	Pb\|Pb⁺² 0,0012 н	NaOH	Zn
2	2, 6, 87	Fe\|Fe⁺²\|\|Zn⁺²\|Zn	Ca/Ni	Zn покрыт AI Zn покрыт Cd	Zn\|Zn⁺² 2 М	BaCI₂	Ag
3	3, 8, 88	Mg\|Mg⁺²\|\|Fe⁺²\|Fe	Sr/Ca	Mg покрыт Ca Mg покрыт Zn	Ni\|Ni⁺² 2 М	HNO₃	AI
4	5, 12,34	Mg\|Mg⁺²\|\|Zn⁺²\|Zn	Cu/Fe	Mn покрыт Mg Mn покрыт Fe	Zn\|Zn⁺² 2 н	KNO₃	Ni
5	7, 16,79	Zn\|Zn⁺²\|\|Sn⁺²\|Sn	Zn/Sn	Pb покрыт Cu Pb покрыт Cо	Zn\|Zn⁺² 0,001 М	NaBr	Fe
6	9, 19,37	Zn\|Zn⁺²\|\|AI⁺³\|AI	Fe/Ag	AI покрыт Sr AI покрыт Cu	Cd\|Cd⁺² 0,1 М	Ba(NO₃)₂	Cu
7	10, 21,44	Ag\|Ag⁺\|\|Mg⁺²\|Mg	Na/Ag	Cr покрыт Mn Cr покрыт Sn	Ag\|Ag⁺ 1 н	Zn(NO₃)₂	Co
8	11, 32,50	AI\| AI⁺³\|\|Mg⁺²\|Mg	AI/Ag	Cd покрыт Mg Cd покрыт Pb	Fe\|Fe⁺² 0,002 н	AICI₃	Pb
9	13, 36,42	Pb\|Pb⁺²\|\|Ni⁺²\|Ni	Ni/Pb	Ni покрыт Zn Ni покрыт Cu	Cu\|Cu⁺² 0.1 н	Cu(NO₃)₂	Mn
10	14, 28,56	Mn\|Mn⁺²\|\|Ni⁺²\|Ni	Na/Zn	Fe покрыт Zn Fe покрыт Cu	Ag\|Ag⁺ 2 н	Pb(NO₃)₂	Mg
11	15, 39,43	Pb\|Pb⁺²\|\|Ag⁺\|Ag	Mn/Ni	Zn покрыт Ag Zn покрыт Mg	Cd\|Cd⁺² 0,01 М	AI(NO₃)₃	Sn
12	17, 48,51	AI\| AI⁺³\|\|Sn⁺²\|Sn	Pb/Fe	Pb покрыт Bi Pb покрыт Ni	Cu\|Cu⁺² 0,2 М	AgNO₃	AI
13	18, 53,60	Sn\|Sn⁺²\|\|Cu⁺²\|Cu	Ca/AI	AI покрыт Mg AI покрыт Pb	Ag\|Ag⁺ 0,02 М	MnCI	Zn
14	20, 64,63	Zn\|Zn⁺²\|\|Ni⁺²\|Ni	Mn/Sn	Ni покрыт Cr Ni покрыт Ag	Cu\|Cu⁺² 2 М	Sn(NO₃)₂	Ag
15	22, 67,70	Cu\|Cu⁺²\|\|AI⁺³\|AI	Zn/Ni	Mg покрыт Ca Mg покрыт Cu	Sn\|Sn⁺² 0,0045 М	Ni(SO₄)₂	Fe
16	23, 68,78	Zn\|Zn⁺²\|\|Pb⁺²\|Pb	AI/Cu	Sb покрыт Cr Sb покрыт Ag	Zn\|Zn⁺² 0,01 М	H₂SO₄	Pb
17	30, 65,66	Zn\|Zn⁺²\|\|Ag⁺\|Ag	Na/Zn	AI покрыт Ca AI покрыт Zn	Sn\|Sn⁺² 2 М	Na₂SO₄	Mg
18	31, 73,62	Ag\|Ag⁺\|\|Sn⁺²\|Sn	Zn/Ag	Fe покрыт Ni Feпокрыт Mn	Ni\|Ni⁺² 0,014 н	ZnSO₄	Mn
19	35, 61,72	Mn\|Mn⁺²\|\|Pb⁺²\|Pb	Na/Fe	Zn покрыт Cd Zn покрыт AI	Ag\|Ag⁺ 2 М	KOH	Fe
20	38, 80,69	Ni\|Ni⁺²\|\|AI⁺³\|AI	Mn/Ni	Mg покрыт Ca Mg покрыт Zn	Cu\|Cu⁺² 0,05 М	CuCI₂	Cu
21	40, 82,71	Ni\|Ni⁺²\|\|Ag⁺\|Ag	Zn/Pb	Mn покрыт Fe Mn покрыт Mg	Cd\|Cd⁺² 3 М	HCI	Ni
22	45, 81,41	Ni\|Ni⁺²\|\|Cu⁺²\|Cu	Mn/Pb	Pb покрыт Cr Pb покрыт Cu	Fe\|Fe⁺² 0,15 М	Na₂CO₃	Co
23	46, 84,77	AI\|AI⁺³\|\|Fe⁺²\|Fe	Ag/K	AI покрыт Cu AI покрыт Ca	Ni\|Ni⁺² 0,002 н	NiCI₂	Pb
24	47, 83,58	Pb\|Pb⁺²\|\|Cu⁺²\|Cu	Ni/K	Cr покрыт Sn Cr покрыт Mn	Zn\|Zn⁺² 0,21 М	Ca(NO₃)₂	Ag
25	24,49,74	Zn\|Zn⁺²\|\|Pb⁺²\|Pb	Fe/Mg	Cd покрыт Cd Cd покрыт Mg	Pb\|Pb⁺² 0,1 н	MgBr₂	Zn
26	52, 25,85	Mn\|Mn⁺²\|\|Fe⁺²\|Fe	Zn/Pb	Ni покрыт Cu Ni покрыт Zn	Mn\|Mn⁺² 0,005 М	AgNO₃	AI
27	54,29,86	Mg\|Mg⁺²\|\|Pb⁺²\|Pb	Sn/Mn	Fe покрыт Ag Fe покрыт Zn	Mg\|Mg⁺² 2 М	NiBr₂	Ni
28	26,33,75	Pb\|Pb⁺²\|\|Cu⁺²\|Cu	Pb/Na	Zn покрыт Cu Zn покрыт Mg	AI\|AI⁺³ 0.003 н	FeCI₂	Co
29	55, 59,76	Cr\|Cr⁺³\|\|Cu⁺²\|Cu	Ag/Cu	Fe покрыт Ni Fe покрыт Mn	Pb\|Pb⁺² 0,012 н	PbCI₂	Ag
30	57, 27,90	Cr\|Cr⁺³\|\|Mg⁺²\|Mg	Mg/Cu	Zn покрыт AI Zn покрыт Cd	Zn\|Zn⁺² 0,4 М	MgI₂	AI

Примеры ОВР для самостоятельного решения

1. FeS + HNO₃ Fe(NO₃)₃ + NO + H₂SO₄+ H₂O

2. KJ + (NH4)₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ J₂ + Cr₂(SO₄)₃ + (NH₄)₂SO₄ + K₂SO₄ + H₂O

3. PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ H₃PO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

4. MnO₂ + KC1O₃ + KOH K₂MnO₄ + KC1 + H₂O

5. C₃H₅(OH)₃ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ CO₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

6. CoCl₂ + K₂S₂O₈ + KOH Co₂O₃ + K₂SO₄ + KC1 + H₂O

7. C₂H₂ + KMnO, + H₂SO₄ CO₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

8. K₂MnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O MnO₂ + Na₂SO₄ + KOH

9. NO₃ + Р + H₂O H₃PO₄ +NO

10. BaFeO₄ + KJ + HC1 FeCl₂ + BaCl₂ + J₂ + KC1 + H₂O

11. CrO₃ + H₂O₂ + H₂SO₄ Cr₂(SO₄)₃ + H₂O + O₂

12. FeCl₃ + H₂O₂ + KOH K₂FeO₄ + KC1 + H₂O

13. KOH + Cl₂ KC1 + KC1O₃ + H₂O

14. Na₂WO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ WO₂ + Fe₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + H₂O

15. HJO₃+HJ J₂+H₂O

16. КВrO + MnCl₂ + KOH KBr + MnO₂ + KC1 + H₂O

17. NaNO₂ + NaJ + H₂SO₄ NO + J₂ + Na₂SO₄ + H₂O

18. J₂ + Cl₂ + H₂O HJO₃ + HC1

19. N₂H₄ + AgNO₃ + KOH N₂ + Ag + KNO₃ + H₂O

20. HNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ HNO₃ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

21. KNO₃ + Al + KOH + H₂O NH₃ + KAIO₂

22. Au + HNO₃ + HC1 AuCl₃ + NO +H₂O

23. Pt + HNO₃ + HC1 PtCL₂, + NO + H₂O

24. As₂O₃ + Zn + H₂SO₄ AsH₃ + ZnSO₄ + H₂O

25. K₃AsO₄ + KJ + H₂SO₄ K₃ AsO₃ + J₂ + K₂SO₄ + H₂O

26. KJ + H₂O + O₃ J₂+ KOH + O₂

27. Br₂+ C1₂+ H₂O HBrO₃ + HC1

28. C1O₂+ KOH KC1O₃ + KC1O₂+ H₂O

29. KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ + H₂O

30. SO₂ + Br₂ + H₂O HBr + H₂SO₄

31. J₂ + KOH KJO₃ + KJ + H₂O

32. KMnO₄ + KOH K₂MnO₄ + O₂ + H₂O

33. Bi₂S₃ + HNO₃ Bi(NO₃)₃ + NO + S + H₂O

34. NiS + H₂O₂ + H₂SO₄ S + NiSO₄ + H₂O

35. Cr₂(SO₄)₃ + K₂S₂O₈+ H₂O K₂Cr₂O₇ + K₂SO₄ + H₂SO₄

36. AgNO₃ + AsH₃ + H₂O Ag + H₃ AsO₄ + HNO₃

37. K₂Cr₂O₇ + HCl CrCl₃ + Cl₂ + KCl + H₂O

38. KJO₃ + Cl₂ + KOH K₃JO₆ + H₂O + KC1

39. Na₂SeO₃ + Cl₂ + NaOH Na₂SeO₄ + NaCl + H₂O

40. AsH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ H₃AsO₄ + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

41. Hg + NaNO₃ + H₂SO₄ Na₂SO₄ + Hg₂SO₄ + NO + H₂O

42. H₂C₂O₄ + KC1O₃ K₂CO₃ + CO₂ + C1O₂ + H₂O

43. Mn(NO₃)₂ + PbO₂ + HNO₃ HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + H₂O

44. КClO₃ + FeCl₂ + HC1 KC1 + FeCl₃ + H₂O

45. K₂Cr₂O₇ + NaNO₂ + H₂SO₄ Cr₂(SO₄)₃ + NaNO₃ + K₂SO₄ + H₂O

46. KJ + Na₂O₂ + H₂O J₂ + KOH + NaOH

47. Na₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ O₂ + H₂O + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + MnSO₄

48. SnCl₂ + NaOH + Bi(NO₃)₃ Na₂SnO₃ + Bi + NaCl + NaNO₃ + H₂O

49. K₂MnO₄ + H₂O KMnO₄ + MnO₂ + KOH

50. H₂S + HNO₃ H₂SO₄ + NO + H₂O

51. P + KJO₃ + KOH K₃PO₄ + KJ + H₂O

52. N₂H₄+ J₂ + KOH N₂+ KJ + H₂O

53. H₂O₂ + AgNO₃ + NH₄OH O₂ + Ag + NH₄NO₃ + H₂O

54. AsH₃ + AuCl₃ + KOH K₃AsO₃ + Au + H₂O

55. NaJ + MnO₂ + H₂SO₄ J₂ + MnSO₄ + Na₂SO₄ + H₂O

56. Br₂+ NaOH H₂O + NaBr + NaBrO₃

57. SbCl₃ + Hg₂Cl₂ + NaOH NaSbO₃ + NaCl + Hg + H₂O

58. CoBr₂ + O₂ + KOH + H₂O Co(OH)₃ + KBr

59. Co(NO₃)₂ + AgNO₃ + NaOH Co(OH)₃ + Ag + NaNO₃

60. Co + HNO₃ + H₂SO₄ CoSO₄ + N₂ + H₂O

61. KMnO₄ + NaNO₂ + Ba(OH)₂ BaMnO₄ + NaNO₃ + KOH + H₂O

62. KMnO₄ + HNO₂ + H₂SO₄ HNO₃ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

63. Bi(NO₃)₃ + SnCl₂+ NaOH Bi + Na₂SnO₃ + NaNO₃ + NaCl + H₂O

64. P + КОН + H₂O PH₃ + КН₂РО₄

65. AgNO₃ + КОН + Н₂О₂ Ag + KNO₃ + О₂

66. K₂SO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ K₂SO₄ + MnSO₄ + Н₂О

67. K₂SO₃ + KMnO₄ + Н₂О K₂SO₄ + MnO₂ + КОН

68. K₂SO₃ + KMnO₄ + KOH K₂SO₄+ K₂MnO₄ + H₂O

69. Zn + H₂SO₄ ZnSO₄ + H₂S + H₂O

70. Cu + HNO₃ Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

71. Zn + HNO₃ Zn(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

72. Zn + HNO₃ Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

73. Mg + HNO₃ Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

74. КClO₃ + FeSO₄ + H₂SO₄ KC1 + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

75. KMnO₄ + KCrO₂ + H₂O K₂CrO₄ + MnO(OH)₂

76. KMnO₄ + H₂SO₄ + H₂S K₂SO₄ + MnSO₄ + S + H₂O

77. CuS + HNO₃ Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O + S

78. Na₂SO₃ + Na₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ Na₂SO₄+ Cr₂(SO₄)₃ + H₂O

79. KCIO₃ + FeCl₂ + HCI KC1 + FeCl₃ + H₂O

80. KMnO₄ + HNO₂ + H₂SO₄ HNO₃ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O

81. H₂O₂ + AgNO₃ + NH₄OH O₂ + Ag + NH₄NO₃ + H₂O

82. KJ + O₃ + H₂O J₂ + O₂ + KOH

83. Na₂SO₃ + HNO₃ Na₂SO₄ + NO + H₂O

84. As₂O₃ + HOC1 + H₂O H₃AsO₄ + HCI

85. MnSO₄ + Ca(OCl)₂ + NaOH MnO₂ + CaCl₂ + Na₂SO₄ + H₂O

86. MnCl₂ + KOC1 + KOH MnO₂ + KC1 + H₂O

87. MnSO₄+ H₂O₂+ KOH MnO₂+ K₂SO₄+ H₂O

88. KJ + CeO₂ + HCI J₂ + CeCl₃ + KC1 + H₂O

89. Al + KNO₃ + KOH K₃AlO₃ + NH₃ + H₂O

90. PbO₂ + MnSO₄ + HNO₃ HMnO₄ + PbSO₄ + Pb(NO₃)₂ + H₂O

Пример решения задания 1

Подберите коэффициенты в следующих реакциях ионно-электронным методом. Укажите окислитель и восстановитель, определите направление реакции и вычислите э.д.с.

Решение:

Для подбора коэффициентов к уравнениям ОВР этим методомрекомендуется следующая последовательность действий.

1). Представим схему реакции в ионно-молекулярном виде, записывая в виде ионов только сильные и хорошо растворимые электролиты.

КМnО₄ +Н₂С₂О₄ +H₂SO₄ → МnSО₄+ СО₂ + K₂SO₄ +Н₂О

K⁺+ МnО₄^-+H₂C₂O₄ +2H⁺+SO₄^2-→Мn²⁺+ SO₄^2-+СО₂ +2K⁺+SO₄^2- + H₂O

2). В ионно-молекулярном уравнении ОВР, выделим молекулы и ионы, в которых происходит изменение степеней окисления элементов:

3). Составим материальный баланс для всех элементов в схемах превращений.

Реакция идет в водном растворе в кислой среде, поэтому атомы кислорода и водорода уравниваются молекулами воды (где имеется недоствток атомов кислорода) и ионами водорода противоположным стороне реакции.

В схеме (а) сначала уравниваются атомы углерода , а затем атома водорода

В схеме (б) в левой части имеется 4 атома кислорода, а в левой их нет. Поэтому, в правую часть схемы добавляем 4 молекулы воды, а в левую 8 ионов водорода МпО ₄^- +8 H ⁺ → Мп²⁺ +4Н₂О.

4). Составим баланс по зарядам. В схеме (а) подсчитаем суммарные заряды частиц в левой и правой частях схемы и уравняем их путем вычитания определённого числа электронов. В схеме (а) суммарный заряд частиц в левой частиравен нулю, в правой - плюс двум. Равенство зарядов будет наблюдаться в том случае, еслииз левой части схемы убрать два электрона:

Н₂С₂О₄ –2 e ^- →2 СО₂ +2Н⁺ (процесс окисления).

восстановитель

В схеме (б) МпО ₄ ^- +8 H ⁺ → Мп²⁺ +4Н₂О подсчитываем суммарные зарядычастиц в левой и правой частях схемы.

Суммарный заряд частиц в левой части равен (+7), а в правой (+2). Равенство зарядов будет соблюдаться в том случае, еслик левой части уравнения прибавить пять электронов:

МпО₄^- +8 H ⁺ +5ē → M п²⁺ +4 H ₂ O (процесс восстановления).

окислитель

5). Уравняем число отданных ипринятых электронов, найдя наименьшее общее кратное соответствующихчисел имножители к ним. В рассматриваемом примере наименьшее общее кратное для чисел 2 и 5 равно 10. Поэтому для процесса окисления дополнительным множителем будет 5, а для процесса восстановления - дополнительный множитель 2.

6). С учётомэтих множителей произведём суммирование левых и правых частей полученныхуравнений:

5 | Н₂С₂О₄-2 ē →2 CO ₂ + 2Н⁺

2 | МпО₄^- + 8 H ⁺ + 5 ē →Мп²⁺ +4 H ₂ O

5Н₂С₂О₄ + 2 МпО₄^- + 16 H ⁺ →10 C О₂ + 10Н⁺ +2М n ²⁺ +8 H ₂ O

После приведения подобных членов получим сокращённое ионно-молекулярное уравнение рассматриваемой реакции.

5Н₂С₂О₄ +2 МпО₄^- +6Н⁺ →10 C О₂ +2Мп ²⁺ +8 H ₂ O

Коэффициенты этого уравнения соответствуют коэффициентам молекулярного уравнения:

5 Н₂С₂О₄ +2 K МпО₄ +3 H ₂ SO ₄ =10СО₂ + 2Мп S О₄ + K ₂ SO ₄ +8 H ₂ O

Проверка правильности подобранных коэффициентов производится по равенству числа атомов всех элементов в обеих частях уравнения.

э.д.с. = ∆φ = φ_окс – φ_восс = 1,51-(-0,49) = 2 В; ∆φ > 0, следовательно реакция идёт в прямом направлении.

Если реакция протекает в щелочной среде, то для составления материального баланса используются частицы ОН^- и Н₂О.

В ту часть схемы, в которой не хватает атомов кислорода, добавляют удвоенное число ОН^- - групп. В противоположную часть схемы записывают молекулы воды, число которых равно половине количества ОН ^- - ионов.

Например (процесс окисления)

Пример решения задания 2

Вычислите э.д.с. гальванического элемента, составленного из стандартных цинкового и оловянного электродов. Определите направление тока во внешней цепи указанного гальванического элемента. На каком электроде будет идти растворение металла?

Решение:

Табличное значение стандартного электродного потенциала цинка -0,76 В, а олова -0,13 В.

Электродвижующая сила (э.д.с) равна разности двух электродных потенциалов. э.д.с. = ∆φ = φ_катода – φ_анода

э.д.с. = ∆φ = φ_{окислитель} – φ_{восстановитель}

Т.к. φ_{окислитель} > φ_{восстановитель,}то вычитаем из большей алгебраической величины меньшую:

-0,13 - (-0,76) = 0,63 В.

Э.д.с. цинково-оловянного гальванического элемента равна 0,63 В.

Zn|Zn ⁺²||Sn ⁺²|Sn

-0,76B -0,13B

Цинковая пластина заряжена более отрицательно, чем оловянная. Между ними возникает разность потенциалов. При замыкании системы в цепь электроны с цинковой пластины за счёт разности потенциалов переходят на оловянную. Растворение металла будет наблюдаться на цинковом электроде

Zn - 2ē → Zn ²⁺(окисление восстановителя);

на оловянном электроде

Sn ²⁺ +2ē → Sn ⁰(восстановление окислителя)

Пример решения задания 3

Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в кислую среду (Н CI )? Дайте схему образующегося при этом гальванического элемента.

Решение:

Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что хром является более активным металлом (φ_Cr_+3/_Cr=-0,74 В) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Медь является катодом ( ). Хромовый анод растворяется, а на медном катоде выделяется водород.

e^–

Cr/Cu, H⁺;

-0,74 В < 0,34 В

на аноде Cr – 3 e → С r ³⁺₍_p_-_p₎ процесс окисления

на катоде 2 H ⁺ + 2 e → H ₂ /Сu процесс восстановления

суммарное ионное уравнение электрохимической коррозии

2 Cr / Cu + 6Н⁺ → 2С r г³⁺ + 3Н₂/ Cu

молекулярное уравнение электрохимической коррозии

2 Cr / Cu + 6Н CI → 2С rCI ₃ + 3Н₂/ Cu

Схема работающего гальванического элемента

e ^–

(-) 2Сг/2Сг³⁺ | НС1 | (Сu) ЗН₂/6Н⁺ (+)

-0,74 В < 0,34 В

Следовательно, коррозии подвергается хром.

Пример решения задания 4

Какой металл является анодным (катодным) по отношению к покрываемому металлу? Составьте уравнения реакций, протекающих при атмосферной коррозии (во влажном воздухе).

а) Fe покрыт Zn

б) Fe покрыт Cu

Решение:

а) Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что цинк является более активным металлом ( ) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Железо является катодом ( ). Цинк растворяется, а на железе восстанавливается молекулярный кислород.

e ^–

Fe | H ₂ O , O ₂ | Zn

–0,44 B > –0,76 B

на аноде 2 Zn – 2ē → Zn ²⁺ ₍ _p _- _p ₎ окисление

на катоде 1 О₂ + 2Н₂О + 4ē → 4ОН^– восстановление идет на железе

Итоговое уравнение реакции будет иметь вид

2Zn/Fe + O₂ +2H₂O → 2Zn(OH)₂↓

Цинк является анодным покрытием

б) Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что железо является более активным металлом ( ) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Медь является катодом ( ). Железо растворяется, а на меде восстанавливается молекулярный кислород.

Fe | H ₂ O , O ₂ | Cu

-0,44 B < +0,34 B

на аноде 2 Fe – 2 e ^– → Fe ²⁺ ₍ _p _- _p ₎ окисление

на катоде 1 О₂ + 2Н₂О + 4е^– → 4ОН^– восстановление идет на меди

Итоговое уравнение реакции будет иметь вид

2Fe/ С u + O₂ + 2H₂O → 2Fe(OH)₂↓.

Затем идет реакция окисления гидроксида железа (II) в гидроксид железа (III) кислородом воздуха

4Fe(OH)₂+ O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓

Медь является катодным покрытием.

Пример решения задания 5

Вычислите электродный потенциал цинка в растворе ZnCl₂, в котором концентрация ионов Zn²⁺ составляет 7 ∙ 10^{-2 М.}

Решение:

По уравнению Нернста

= —0,79 В

Ответ: -0,79В

Пример решения задания 6

Составьте схемы электролиза водного раствора CuSO₄

а) с инертным анодом.

б) с использованием анода из меди.

Решение:

а) Электролиз водного раствора сульфата меди (II) с инертным анодом;

в растворе происходит диссоциация соли:

CuSO ₄ Cu ²⁺ + SO ₄ ^2-

Возможные окислители Cu ²⁺ и H ₂ О

Так как > , более сильным окислителем является ион Cu²⁺, и на катоде происходит восстановление металлической меди.

катодная	Cu ²⁺ + 2 ē → Cu^o	2
реакция

Возможные восстановители SO ₄ ^2- и H ₂ O .

Так как < , более сильным восстановителем является вода, и на аноде происходит выделение кислорода из воды

анодная	2Н₂О – 4 ē → О₂+ 4Н⁺	1
реакция

Составим суммарное уравнение реакции, объединив уравнения катодной и анодной реакций с учетом коэффициентов электронного баланса.

краткое ионное уравнение

2Cu²⁺+ 2H₂O 2Cu^o_(кат.)+ O_2(ан.)+ 4Н⁺_(ан.)

молекулярное уравнение

2CuSO₄+ 2H₂O 2Cu_(кат.)+ O_2(ан.)+ 2H₂SO_4(ан.)

б) При электролизе водного раствора сульфата меди (II) с медным анодом в качестве восстановителей будем рассматривать SO ₄ ^2- , H ₂ O и сам анод Cu . Анион SO₄^2- разряжаться не будет, а при сравнении, > видно, что более сильным восстановителем является медь Cu. На электродах идут следующие процессы:

на катоде: Cu²⁺ + 2ē → Cu⁰

на аноде: Cu^o – 2 ē → Cu²⁺

краткое ионное уравнение

Cu²⁺ + Cu⁰ Cu⁰ + Cu²⁺

молекулярное уравнение

CuSO₄ + H₂O +Cu⁰ Cu⁰_(кат.) + H₂O + CuSO_{4 (анод)}

Рекомендуемая литература

1. Глинка Н.Л., Ермаков А.И. Общая химия: Учебное пособие ждя вузов / Под ред. А.И. Ермакова–29 изд., испр.–М.: Интеграл–Пресс.–2001.–728 с.

2. Глинка Н.И., Рабинович В.А., Рубина Х.М. Задачи и упражнения по общей химии. Учебное пособие для студентов нехим. спец. вузов/Под ред. В.А. Рабиновича, Х.М. Рубиной.–изд. стереотип.–М.: Интеграл–Пресс, 2004.–240 с.

3. Молявко М.А., Шевляков Ф.Б. Окислительно-восстановительные реакции Учебное пособие Уфа, УГНТУ, 2008 г.

ЗАДАНИЕ № 8

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 513; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 18 19 20 21 222324 25 26 27 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!