1. Закончите уравнения реакций (где это необходимо), подберите коэффициенты методом электронного баланса. Рассчитайте эквивалентную массу окислителя.
а) Cr 2 (SO 4) 3 + KClO 3 + NaOH = KCl + …
б) Cu 2 S + O 2 + CaCO 3 = CuO + CaSO 3 + CO 2
в) Zn + H 2 SO 4(конц) = H 2 S + …
г) FeS + O 2 = Fe 2 O 3 + …
д) NaMnO 4 + HI = I 2 + NaI + ...
е) NaMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4 = …
ж) KMnO 4 + S = K 2 SO 4 + MnO 2
з) Cr(OH) 3 + Ag 2 O + NaOH → Ag + …
и) Cr(OH) 3 + Br 2 + NaOH → NaBr + …
к) NH 3 + KMnO 4 + KOH → KNO 3 + …
2. Закончить уравнение ОВР, подобрать коэффициенты электронно-ионным методом, рассчитать молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя в реакции:
а) K 2 Cr 2 O 7 +H 2 S+H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4)+S+…
б) Na 3 AsO 3 +KMnO 4 +KOH→Na 3 AsO 4 +K 2 MnO 4 + …
в) NaNO 2 +KJ+H 2 SO 4 →J 2 +NO+…
г) KMnO 4 +H 2 O 2 +H 2 SO 4 →MnSO 4 +…
д)H 2 O 2 +KJO 3 +H 2 SO 4 →J 2 +O 2 +…
е) Cr 2 (SO 4) 3 + KClO 3 + NaOH → Na 2 CrO 4 + KCl + …
ж) FeCl 2 + HClO 4 + HCl → Cl 2 + …
з) NaNO 2 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 → NaNO 3 + …
и) KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O → H 2 SO 4 + …
к) KMnO 4 +HCl → Cl 2 + …
л) KMnO 4 + H 2 SO 4 + H 2 C 2 O 4 → CO 2 + …
м) H 2 O 2 + CrCl 3 + KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O + …
3. Рассчитайте ЭДС процесса и определите, в каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:
Н 2 SO 4 +2HCl ↔ Cl 2 +H 2 SO 3 +H 2 O?
(φ o (Cl 2 /2Cl ―)=+1,36В, φº(SO 4 2― /SO 3 2―) = +0,22 В)
4. В каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:
CuSO 4 + Zn ↔ ZnSO 4 + Cu?
(φ o (Zn 2+ /Zn)= -0,76В, φº(Cu 2+ /Cu) = +0,34 В)
5. В каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:
2NaCl+Fe 2 (SO 4) 3 ↔2FeSO 4 +Cl 2 +Na 2 SO 4
φº(Cl 2 /2Cl –)=+1,36В, φº(Fe 3+ /Fe 2+)=+0,77В.
6. В каком направлении данная ОВР протекает самопроизвольно:
2KMnO 4 + 5SnSO 4 + 8H 2 SO 4 ↔ 2MnSO 4 + 5Sn(SO 4) 2 + K 2 SO 4 + 8H 2 O?
φº(MnO 4 - /Mn 2+)=+1,51В, φº(Sn 4+ /Sn 2+)=+0,15В. Ответ обоснуйте.
7. Допустимо ли одновременное введение внутрь больному FeSO 4 и NaNO 2 , учитывая, что среда в желудке кислая?
φºFe 3+ /Fe 2+ =+0,77В, φºNO 2 ─ /NO=+0,99В. Ответ обоснуйте.
8. Определите окислительно-восстановительные свойства Н 2 О 2 , которые он проявляет при взаимодействии с K 2 Cr 2 O 7 в кислой среде. φº(О 2 /Н 2 О 2)=+0,68В, φº(Cr 2 O 7 2– /2Cr 3+)=+1,33В. Ответ обоснуйте.
9. Какие галогены окисляют Fe 2+ до Fe 3+ ? Какие из галогенид-ионов могут восстановить Fe 3+ ? Напишите уравнения соответствующих реакций. Рассчитайте ЭДС каждой из реакций и определите знак DG. При расчете используйте следующие значения окислительно-восстановительных потенциалов:
φºFe 3+ /Fe 2+ =+0,77В;
φº(F 2 /2F –)=+2,87В;
φº(Cl 2 /2Cl –)=+1,36В;
φº(Br 2 /2Br –)=+1,07В;
φº(I 2 /2I –)=+0,54В.
10. Сколько граммов KMnO 4 необходимо взять, чтобы приготовить 100 мл 0,04 N раствора для титрования его в кислой среде?
12. Титр Н 2 С 2 О 4 · 2Н 2 О равен 0,0069г/мл. На титрование 30мл этого раствора расходуется 25мл раствора КМnO 4 . Рассчитайте нормальность этого раствора.
13. В 1 литре раствора железного купороса содержится 16 г (FeSO 4 · 7H 2 O). Какой объем этого раствора может быть окислен 25мл 0,1н раствора КMnO 4 в кислой среде?
В 20 задании ОГЭ по химии необходимо полностью предоставить решение. Решение 20 задания - составление уравнения химической реакции методом электронного баланса.
Теория к заданию №20 ОГЭ по химии
Об окислительно-восстановительных реакциях мы уже с Вами говорили в . Теперь рассмотрим метод электронного баланса на типовом примере, но перед этим узнаем, что это за метод и как им пользоваться.
Метод электронного баланса
Метод электронного баланса - метод уравнивания химических реакций, основанный на изменении степеней окисления атомов в химических соединениях.
Алгоритм наших действий выглядит следующим образом:
- Вычисляем изменение степени окисления каждого элемента в уравнении химической реакции
- Выбираем только те элементы, которые поменяли степень окисления
- Для найденных элементов составляем электронный баланс, заключающийся в подсчете количества приобретенных или отданных электронов
- Находим наименьшее общее кратное для переданных электронов
- Полученные значения и есть коэффициенты в уравнении (за редким исключением)
Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнении реакции, схема которой
HI + H2SO4 → I2 + H2S + H2O
Определите окислитель и восстановитель.
Итак, составляем электронный баланс. В данной реакции у нас меняют степени окисления сера и йод .
Сера находилась в степени окисления +6, а в продуктах - -2. Йод имел степень окисления -1, а стал 0.
Если у Вас возникли трудности с расчетом, то вспомните, .
1 | S +6 + 8ē → S –2
4 | 2I –1 – 2ē → I 2
Сера забирает 8 электронов, а йод отдает только два - общее кратное 8, и дополнительные множители 1 и 4!
Расставляем коэффициенты в уравнении реакции согласно полученным данным:
8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O
Не забываем указать, что сера в степени окисления +6 является окислителем , а иод в степени окисления –1 – восстановителем.
321–340 . Для данной реакции подберите коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель.
321. KClO 3 + Na 2 SO 3 + = KCl + Na 2 SO 4 .
322. Au + HNO 3 + HCl = AuCl 3 + NO + H 2 O.
323. P + HNO 3 + H 2 O = H 3 PO 4 + NO.
324. Cl 2 + I 2 + H 2 O = HCl + HIO 3 .
325. MnS + HNO 3 = MnSO 4 + NO 2 + H 2 O.
326. HCl + HNO 3 = Cl 2 + NO + H 2 O.
327. H 2 S + HNO 3 = S + NO + H 2 O.
328. HClO 4 + SO 2 + H 2 O = HCl + H 2 SO 4 .
329. As + HNO 3 = H 3 AsO 4 + NO 2 + H 2 O.
330. KI + KNO 2 +H 2 SO 4 = I 2 + NO + K 2 SO 4 + H 2 O.
331. KNO 2 + S = K 2 S + N 2 + SO 2 .
332. HI + H 2 SO 4 = I 2 + H 2 S + H 2 O.
333. H 2 SO 3 + H 2 S = S + H 2 O.
334. H 2 SO 3 + H 2 S = S + H 2 O.
335. Cr 2 (SO 4) 3 + Br 2 + KOH = K 2 CrO 4 + KBr + K 2 SO 4 + H 2 O.
336. P + H 2 SO 4 = H 3 PO 4 + SO 2 + H 2 O.
337. H 2 S + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + HCl.
338. P + HIO 3 + H 2 O = H 3 PO 4 + HI.
339. NaAsO 2 + I 2 + NaOH = Na 3 AsO 4 + HI.
340. K 2 Cr 2 O 7 + SnCl 2 + HCl = CrCl 3 + SnCl 4 + KCl + H 2 O.
341. Составьте гальваническую цепь, имея в распоряжении Cu, Pb, CuCl 2 и Pb(NO 3) 2 . Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента (концентрации растворов равны 1 моль/л).
Ответ: ЭДС = 0,463 В.
342. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из железной и оловянной пластинок, погруженных в растворы хлоридов железа (II) и олова (II) соответственно. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента (концентрации растворов равны 1 моль/л).
Ответ : ЭДС = 0,314 В.
343. Гальванический элемент составлен по схеме: Ni | NiSO 4 (0,1 M) || AgNO 3 (0,1 M) | Ag. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС этого элемента.
Ответ: ЭДС =1,019 В.
344. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из железной и ртутной пластинок, погруженных в растворы своих солей. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента (концентрации растворов равны 1 моль/л).
Ответ: ЭДС =1,294 В.
345. Из четырех металлов Ag, Cu, Al и Sn выберите те пары, которые дают наименьшую и наибольшую ЭДС составленного из них гальванического элемента.
Ответ: пара Cu и Ag имеет минимальную ЭДС,
пара Al и Ag – максимальную ЭДС.
346. Составьте схему двух гальванических элементов, в одном из которых свинец являлся бы катодом, а в другом – анодом. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС каждого элемента.
347. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из свинцовой и цинковой пластинок, погруженных в растворы своих солей, где = = 0,01 моль/л. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,637 В.
348. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из алюминиевой и цинковой пластинок, погруженных в растворы своих солей, где = = 0,1 моль/л. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,899 В.
349.
Ответ: ЭДС =0,035 В.
350. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из цинковой пластинки, погруженной в 0,1 М раствор нитрата цинка, и свинцовой пластинки, погруженной в 1 М раствор нитрата свинца. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,666 В.
351. Составьте схему гальванического элемента, у которого один электрод никелевый с = 0,1 моль/л, а второй – свинцовый с = 0,0001 моль/л. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,035 В.
352. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из кадмиевой пластинки, погруженной в 0,1 М раствор сульфата кадмия, и серебряной пластинки, погруженной в 0,01 М раствор нитрата серебра. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 1,113 В.
353. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из двух алюминиевых пластинок, опущенных в растворы его соли с концентрацией = 1 моль/л у одного электрода и = 0,1 моль/л у другого электрода. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,029 В.
354. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из двух серебряных электродов, опущенных в 0,0001 моль/л и 0,1 моль/л растворы AgNO 3 . Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,563 В.
355. Напишите уравнения электродных процессов, суммарную реакцию и вычислите ЭДС гальванического элемента Ni | NiSO 4 (0,01 M) || Cu(NO 3) 2 (0,1 M) | Cu.
Ответ : ЭДС = 0,596 В.
356. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из кадмиевой пластинки, погруженной в 0,1 М раствор нитрата кадмия, и серебряной пластинки, погруженной в 1 М раствор нитрата серебра. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 1,233 В.
357. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из двух алюминиевых пластинок, опущенных в растворы его соли с концентрацией = 1 моль/л у одного электрода и = 0,01 моль/л у другого электрода. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,059 В.
358. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из двух медных электродов, опущенных в 0,001 М и 0,1 М растворы Сu(NO 3) 2 . Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,059 В.
359. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из двух никелевых пластинок, опущенных в растворы никелевой соли с концентрацией = 1 моль/л у одного электрода и = 0,01 моль/л у другого электрода. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,059 В.
360. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из двух свинцовых электродов, опущенных в 0,001 моль/л и 1 моль/л растворы Pb(NO 3) 2 . Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС данного элемента.
Ответ: ЭДС = 0,088 В.
361. В результате пропускания тока через водный раствор сульфата цинка в течение 5 ч выделилось 6 л кислорода. Определите силу тока. Напишите уравнения реакций, протекающих на инертных электродах при электролизе ZnSO 4 .
Ответ: I = 5,74 A.
362. В какой последовательности будут разряжаться на катоде ионы металлов при электролизе расплавов смеси солей KCl, ZnCl 2 , MgCl 2 . Ответ поясните.
Ответ: ZnCl 2 (DE =2,122 B), MgCl 2 (DE = 3,72 B),
KCl (DE = 4,28 B).
363. В результате пропускания тока силой 1,2 А через водный раствор соли двухвалентного металла в течение 1 ч выделилось 2,52 г металла. Определите атомную массу этого металла.
Ответ: M (Сd) = 112,5 г/моль.
364. Сколько граммов меди выделится на катоде при пропускании через раствор сульфата меди тока силой 5 А в течение 10 минут?
Ответ: m (Cu) = 0,987 г.
365. Напишите уравнения реакций, протекающих на инертных электродах при электролизе хлорида калия, находящегося: а) в расплаве; б) в растворе.
366. При электролизе раствора сульфата меди с медными электродами масса катода увеличилась на 40 г. Какое количество электричества (в кулонах) было пропущено через раствор?
Ответ: Q = 121574,8 Кл.
367. Кадмий какой массы выделился на катоде, если через раствор сульфата кадмия пропустили ток силой 3,35 А в течение 1 ч?
Ответ: m (Cd) = 7 г.
368. Серебро какой массы выделилось на катоде, если через раствор нитрата серебра пропустили электрический ток силой 0,67 А в течение 20 ч?
Ответ: m (Ag) = 53,9 г.
369. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора CuCl 2: а) с инертным анодом; б) с медным анодом.
370. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе водного раствора Zn(NO 3) 2: а) с инертным анодом; б) с цинковым анодом.
371. Какое количество хлора выделится на аноде в результате пропускания тока силой 5 А через раствор хлорида серебра в течение 1 ч?
Ответ: V (Cl 2) = 2 л.
372. Какое количество никеля выделится при пропускании тока силой 5 А через раствор нитрата никеля в течение 5,37 ч? Напишите уравнения реакций, протекающих на инертных электродах.
Ответ: m (Ni) = 29,4 г.
373. При электролизе раствора сульфата никеля выделяется 4,2 л кислорода (н.у.). Сколько граммов никеля выделится на катоде?
Ответ: m (Ni) = 22 г.
374. Какое количество электричества потребуется для получения 44,8 л водорода при электролизе водного раствора хлорида калия? Напишите уравнения реакций, протекающих на инертных электродах.
Ответ: Q = 386000 Кл.
375. Вычислить массу серебра, выделившегося на катоде при пропускании тока силой 7 А через раствор нитрата серебра в течении 30 мин.
Ответ:m (Ag) = 14 г.
376. Сколько времени потребуется для полного разложения 2 молей воды током силой 2 А?
Ответ :53,6 ч.
377. Найти объем кислорода (н.у.), который выделится при пропускании тока силой 6 А в течение 30 мин через водный раствор КОН.
Ответ:V (О 2) = 627 мл.
378. Найти объем водорода (н.у.), который выделится при пропускании тока силой в 3 А в течение 1 ч через водный раствор Н 2 SO 4 .
Ответ:V (Н 2) = 1,25 л.
379. При электролизе водного раствора SnCl 2 на аноде выделилось 4,48 л хлора (н.у.). Найти массу выделившегося на катоде олова.
Ответ:m (Sn) = 23,7 г.
380. При прохождении через раствор соли трехвалентного металла тока силой 1,5 А в течение 30 мин на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислить атомную массу металла.
Ответ:A r (In) = 114,8 а.е.м.
Контрольные вопросы
1. Что называют гальваническим элементом? Описать принцип его работы.
2. Что такое стандартный электродный потенциал?
3. Что такое электродвижущая сила гальванического элемента? Как рассчитывается ЭДС гальванического элемента для стандартных условий и условий, отличных от стандартных?
4. В чем отличие металлических и концентрационных гальванических элементов?
5. Какие процессы протекают при работе гальванического элемента, состоящего из железного и серебряного электродов, опущенных в растворы своих солей?
6. Составьте схемы гальванических элементов, в которых ртутный электрод является: а) анодом; б) катодом.
7. Что такое электролиз?
8. Назовите продукты электролиза водного раствора нитрата меди на нерастворимом аноде.
9. Дайте определение явления перенапряжения. Когда оно возникает?
Коррозия металлов
Коррозия – это самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них в результате физико-химического воздействия окружающей среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства .
Металлы и сплавы, приходя в соприкосновение с окружающей средой (газообразной или жидкой), подвергаются разрушению. Скорость коррозии металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях определяется комплексным воздействием ряда факторов: наличием на поверхности адсорбированной влаги, загрязненностью воздуха коррозионно-агрессивными веществами, изменением температуры воздуха и металла, природой продуктов коррозии и т. д.
Согласно законам химической термодинамики коррозионные процессы возникают и протекают самопроизвольно лишь при условии уменьшения энергии Гиббса системы (∆G <0).
91.1.Классификация коррозионных процессов
1. По типу разрушений коррозия бывает сплошной и местной. При равномерном распределении коррозионных разрушений она не представляет собой опасности для конструкций и аппаратов, особенно в тех случаях, когда потери металлов не превышают технически обоснованных норм. Местная коррозия гораздо опаснее, хотя потери металла могут быть и небольшими. Опасность состоит в том, что, снижая прочность отдельных участков, она резко уменьшает надёжность конструкций, сооружений, аппаратов.
2. По условиям протекания различают: атмосферную, газовую, жидкостную, подземную, морскую, почвенную коррозию, коррозию блуждающими токами, коррозию под напряжением и др.
3 . По механизму коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия может протекать при взаимодействии с сухими газообразными окислителями и растворами неэлектролитов. С газами большинство металлов взаимодействует при повышенных температурах. При этом на поверхности протекают два процесса: окисление металла и накопление продуктов окисления, которые иногда предотвращают дальнейшую коррозию. В общем виде уравнение реакции окисления металлов кислородом выглядит следующим образом:
x M + y /2 O 2 = M x O y . (1)
Энергия Гиббса окисления металлов равна энергии Гиббса образования оксидов, т. к. ∆G образования простых веществ равна 0. Для реакции окисления (1) она равна
∆G= ∆G 0 – lnp O 2 ,
где ∆G 0 – стандартная энергия Гиббса реакции; p O 2 – относительное давление кислорода.
Способы защиты от газовой коррозии: легирование металлов, создание защитных покрытий на поверхности и изменение свойств газовой среды.
Электрохимическая коррозия металлов развивается при контакте металла с растворами электролитов (все случаи коррозии в водных растворах, т. к. даже чистая вода является слабым электролитом, а морская вода – сильным). Основные окислители – это вода, растворенный кислород и ионы водорода.
Причина электрохимической коррозии состоит в том, что поверхность металла всегда является энергетически неоднородной из-за наличия примесей в металлах, различий по химическому и фазовому составу сплава и др. Это приводит к образованию на поверхности во влажной атмосфере микрогальванических элементов. На участках металла, имеющих более отрицательное значение потенциала, происходит процесс окисления этого металла:
М 0 + nе – =М n + (анодный процесс).
Окислители, принимающие электроны у катода, называются катодными деполяризаторами. Катодными деполяризаторами служат: ионы водорода (водородная деполяризация), молекулы кислорода (кислородная деполяризация).
Загрузка...