1. Закінчіть рівняння реакцій (де це необхідно) підберіть коефіцієнти методом електронного балансу. Розрахуйте еквівалентну масу окислювача.
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 + …
і) Cr(OH) 3 + Br 2 + NaOH → NaBr + …
к) NH 3 + KMnO 4 + KOH → KNO 3 + …
2. Закінчити рівняння ОВР, підібрати коефіцієнти електронно-іонним методом, розрахувати молярні маси еквівалентів окислювача та відновника у реакції:
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 + …
і) 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. Розрахуйте ЕРС процесу та визначте, в якому напрямку дана ОВР протікає мимовільно:
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. У якому напрямку ця ОВР протікає мимовільно:
CuSO 4 + Zn ↔ ZnSO 4 + Cu?
(φ o (Zn 2+ /Zn) = -0,76В, φº(Cu 2+ /Cu) = +0,34В)
5. У якому напрямку ця ОВР протікає мимовільно:
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. У якому напрямку ця ОВР протікає мимовільно:
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. Відповідь обґрунтуйте.
7. Чи припустиме одночасне введення всередину хворому FeSO 4 і NaNO 2 з огляду на те, що середовище в шлунку кисле?
φºFe 3+ /Fe 2+ =+0,77В, φºNO 2 ─ /NO=+0,99В. Відповідь обґрунтуйте.
8. Визначте окиснювально-відновлювальні властивості Н 2 Про 2 , які він виявляє при взаємодії з K 2 Cr 2 O 7 у кислому середовищі. φº(О 2 /Н 2 О 2)=+0,68В, φº(Cr 2 O 7 2– /2Cr 3+)=+1,33В. Відповідь обґрунтуйте.
9. Які галогени окислюють Fe2+ до Fe3+? Які з галогенід-іонів можуть відновити Fe3+? Напишіть рівняння відповідних реакцій. Розрахуйте ЕРС кожної з реакцій та визначте знак DG. При розрахунку використовуйте такі значення окиснювально-відновних потенціалів:
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. Скільки грамів KMnO 4 необхідно взяти, щоб приготувати 100 мл 0,04 N розчину для титрування його у кислому середовищі?
12. Титр Н 2 З 2 Про 4 · 2Н 2 Про дорівнює 0,0069 г/мл. На титрування 30мл цього розчину витрачається 25мл розчину КМnO4. Розрахуйте нормальність цього розчину.
13. У 1 літрі розчину залізного купоросу міститься 16 г (FeSO 4 · 7H 2 O). Який обсяг цього розчину може бути окислений 25мл 0,1н розчину КMnO 4 у кислому середовищі?
У 20-му завданні ОДЕ з хімії необхідно повністю надати рішення. Рішення завдання 20 - складання рівняння хімічної реакції методом електронного балансу.
Теорія до завдання №20 ОДЕ з хімії
Про окисно-відновні реакції ми вже з Вами говорили в . Тепер розглянемо метод електронного балансу на типовому прикладі, але перед цим дізнаємося, що це метод і як ним користуватися.
Метод електронного балансу
Метод електронного балансу - метод вирівнювання хімічних реакцій, заснований на зміні ступенів окиснення атомів у хімічних сполуках.
Алгоритм наших дій виглядає так:
- Обчислюємо зміну ступеня окиснення кожного елемента у рівнянні хімічної реакції
- Вибираємо ті елементи, які змінили ступінь окислення
- Для знайдених елементів складаємо електронний баланс, який полягає у підрахунку кількості придбаних або відданих електронів
- Знаходимо найменше загальне кратне для переданих електронів
- Отримані значення є коефіцієнти в рівнянні (за рідкісним винятком)
Використовуючи метод електронного балансу, розставте коефіцієнти рівняння реакції, схема якої
HI + H2SO4 → I2 + H2S + H2O
Визначте окислювач та відновник.
Отже, електронний баланс. У цій реакції у нас змінюють ступеня окиснення сірка і йод .
Сірка перебувала у ступені окислення +6, а продуктах - -2. Йод мав ступінь окиснення -1, а став 0.
Якщо у Вас виникли труднощі з розрахунком, то пригадайте.
1 | S +6 + 8? → S –2
4 | 2I –1 – 2ē → I 2
Сірка забирає 8 електронів, а йод віддає лише два - загальне кратне 8, та додаткові множники 1 та 4!
Розставляємо коефіцієнти у рівнянні реакції згідно з отриманими даними:
8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O
Не забуваймо вказати, що сірка в ступені окислення +6 є окислювачем , а йод у ступені окислення –1 – відновником.
321–340 . Для цієї реакції підберіть коефіцієнти методом електронного балансу. Вкажіть окислювач та відновник.
321. KClO 3 + Na 2 SO 3 + = KCl + Na 2 SO 4 .
322. Au+HNO3+HCl=AuCl3+NO+H2O.
323. P+HNO3+H2O=H3PO4+NO.
324. Cl 2 + I 2 + H 2 O = HCl + HIO 3 .
325. MnS+HNO3=MnSO4+NO2+H2O.
326. HCl+HNO3=Cl2+NO+H2O.
327. H2S+HNO3=S+NO+H2O.
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+KNO2+H2SO4=I2+NO+K2SO4+H2O.
331. KNO2+S=K2S+N2+SO2.
332. HI + H 2 SO 4 = I 2 + H 2 S + H 2 O.
333. H2SO3+H2S=S+H2O.
334. H2SO3+H2S=S+H2O.
335. Cr 2 (SO 4) 3 + Br 2 + KOH = K 2 CrO 4 + KBr + K 2 SO 4 + H 2 O.
336. P+H2SO4=H3PO4+SO2+H2O.
337. H 2 S + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + HCl.
338. P+HIO3+H2O=H3PO4+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. Складіть гальванічне коло, маючи у розпорядженні Cu, Pb, CuCl 2 і Pb(NO 3) 2 . Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС цього елемента (концентрації розчинів дорівнюють 1 моль/л).
Відповідь:ЕРС = 0,463 Ст.
342. Складіть схему гальванічного елемента, що складається із залізної та олов'яної пластинок, занурених у розчини хлоридів заліза (II) та олова (II) відповідно. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента (концентрації розчинів дорівнюють 1 моль/л).
Відповідь: ЕРС = 0,314 В.
343. Гальванічний елемент складено за схемою: Ni | NiSO 4 (0,1 М) | AgNO 3 (0,1 М) | Ag. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС цього елемента.
Відповідь:ЕРС = 1,019 В.
344. Складіть схему гальванічного елемента, що складається із залізної та ртутної пластинок, занурених у розчини своїх солей. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента (концентрації розчинів дорівнюють 1 моль/л).
Відповідь:ЕРС = 1,294 В.
345. З чотирьох металів Ag, Cu, Al та Sn виберіть ті пари, які дають найменшу та найбільшу ЕРС складеного з них гальванічного елемента.
Відповідь:пара Cu та Ag має мінімальну ЕРС,
пара Al та Ag – максимальну ЕРС.
346. Складіть схему двох гальванічних елементів, у одному з яких свинець був катодом, а іншому – анодом. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС кожного елемента.
347. Складіть схему гальванічного елемента, що складається зі свинцевої та цинкової пластинок, занурених у розчини своїх солей, де = 0,01 моль/л. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,637 Ст.
348. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з алюмінієвої та цинкової пластинок, занурених у розчини своїх солей, де = 0,1 моль/л. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,899 Ст.
349.
Відповідь:ЕРС = 0,035 В.
350. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з цинкової пластинки, зануреної в 0,1 М розчин цинку нітрату, і свинцевої пластинки, зануреної в 1 М розчин нітрату свинцю. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,666 В.
351. Складіть схему гальванічного елемента, у якого один нікелевий електрод с = 0,1 моль/л, а другий – свинцевий с = 0,0001 моль/л. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,035 В.
352. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з кадмієвої пластинки, зануреної в 0,1 М розчин сульфату кадмію, і срібної пластинки, зануреної в 0,01 М розчин нітрату срібла. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 1,113 Ст.
353. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з двох алюмінієвих пластинок, опущених у розчини його солі з концентрацією = 1 моль/л одного електрода і = 0,1 моль/л у іншого електрода. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,029 Ст.
354. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з двох срібних електродів, опущених у 0,0001 моль/л та 0,1 моль/л розчини AgNO 3 . Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,563 Ст.
355. Напишіть рівняння електродних процесів, сумарну реакцію та обчисліть ЕРС гальванічного елемента Ni | NiSO 4 (0,01 М) | Cu(NO 3) 2 (0,1 M) | Cu.
Відповідь: ЕРС = 0,596 В.
356. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з кадмієвої пластинки, зануреної в 0,1 М розчин нітрату кадмію, і срібної пластинки, зануреної в 1 М розчин нітрату срібла. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 1,233 Ст.
357. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з двох алюмінієвих пластинок, опущених у розчини його солі з концентрацією = 1 моль/л у одного електрода і = 0,01 моль/л у іншого електрода. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,059 Ст.
358. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з двох мідних електродів, опущених у 0,001 М та 0,1 М розчини Сu(NO 3) 2 . Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,059 Ст.
359. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з двох нікелевих пластинок, опущених у розчини нікелевої солі з концентрацією = 1 моль/л у одного електрода і = 0,01 моль/л у іншого електрода. Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,059 Ст.
360. Складіть схему гальванічного елемента, що складається з двох свинцевих електродів, опущених 0,001 моль/л і 1 моль/л розчини Pb(NO 3) 2 . Напишіть рівняння електродних процесів та обчисліть ЕРС даного елемента.
Відповідь:ЕРС = 0,088 Ст.
361. Внаслідок пропускання струму через водний розчин сульфату цинку протягом 5 год виділилося 6 л кисню. Визначте силу струму. Напишіть рівняння реакцій, що протікають на інертних електродах при електролізі ZnSO 4 .
Відповідь: I= 5,74 A.
362. В якій послідовності розряджаються на катоді іони металів при електролізі розплавів суміші солей KCl, ZnCl 2 , MgCl 2 . Відповідь поясніть.
Відповідь: ZnCl 2 (D E=2,122 B), MgCl 2 (D E= 3,72 B),
KCl (D E= 4,28 В).
363. Внаслідок пропускання струму силою 1,2 А через водний розчин солі двовалентного металу протягом 1 год виділилося 2,52 г металу. Визначте атомну масу цього металу.
Відповідь: M(Сd) = 112,5 г/моль.
364. Скільки грамів міді виділиться на катоді при пропусканні через розчин сульфату міді струму силою 5 А протягом 10 хвилин?
Відповідь: m(Cu) = 0,987 р.
365. Напишіть рівняння реакцій, що протікають на інертних електродах при електролізі хлориду калію, що знаходиться: а) у розплаві; б) у розчині.
366. При електролізі розчину сульфату міді з мідними електродами маса катода збільшилася на 40 г. Яка кількість електрики (у кулонах) була пропущена через розчин?
Відповідь: Q= 121574,8 Кл.
367. Кадмій якої маси виділився на катоді, якщо через розчин сульфату кадмію пропустили струм силою 3,35 А протягом 1 год?
Відповідь: m(Cd) = 7 р.
368. Срібло якої маси виділилося на катоді, якщо через розчин нітрату срібла пропустили електричний струм силою 0,67 А протягом 20 год?
Відповідь: m(Ag) = 53,9г.
369. Напишіть рівняння реакцій, що протікають на електродах при електролізі водного розчину CuCl 2: а) з інертним анодом; б) із мідним анодом.
370. Напишіть рівняння реакцій, що протікають на електродах при електролізі водного розчину Zn(NO 3) 2: а) з інертним анодом; б) із цинковим анодом.
371. Яка кількість хлору виділиться на аноді через пропускання струму силою 5 А через розчин хлориду срібла протягом 1 год?
Відповідь: V(Cl2) = 2 л.
372. Яка кількість нікелю виділиться під час пропускання струму силою 5 А через розчин нітрату нікелю протягом 5,37 год? Напишіть рівняння реакцій на інертних електродах.
Відповідь: m(Ni) = 29,4 р.
373. При електроліз розчину сульфату нікелю виділяється 4,2 л кисню (н.у.). Скільки грамів нікелю виділиться на катоді?
Відповідь: m(Ni) = 22 р.
374. Яка кількість електрики потрібна для отримання 44,8 л водню при електролізі водного розчину хлориду калію? Напишіть рівняння реакцій на інертних електродах.
Відповідь: Q= 386000 Кл.
375. Обчислити масу срібла, що виділився на катоді при пропусканні струму силою 7 А через розчин нітрату срібла протягом 30 хв.
Відповідь:(Ag) = 14 р.
376. Скільки часу знадобиться для повного розкладання 2 молів води струмом силою 2 А?
Відповідь:53,6 год.
377. Знайти об'єм кисню (н.у.), який виділиться при пропусканні струму силою 6 А протягом 30 хв через водний розчин КОН.
Відповідь: V(Про 2) = 627 мл.
378. Знайти обсяг водню (н.у.), який виділиться при пропусканні струму силою 3 А протягом 1 год через водний розчин Н 2 SO 4 .
Відповідь: V(Н2) = 1,25 л.
379. При електроліз водного розчину SnCl 2 на аноді виділилося 4,48 л хлору (н.у.). Знайти масу олова, що виділився на катоді.
Відповідь:(Sn) = 23,7 р.
380. При проходженні через розчин солі тривалентного металу струму силою 15 А протягом 30 хв на катоді виділилося 1071 г металу. Обчислити атомну масу металу.
Відповідь:A r(In) = 114,8 а.е.м.
Контрольні питання
1. Що називають гальванічним елементом? Описати принцип роботи.
2. Що таке стандартний електродний потенціал?
3. Що таке електрорушійна сила гальванічного елемента? Як розраховується ЕРС гальванічного елемента для стандартних умов та умов, відмінних від стандартних?
4. У чому відмінність металевих та концентраційних гальванічних елементів?
5. Які процеси протікають при роботі гальванічного елемента, що складається із залізного та срібного електродів, опущених у розчини своїх солей?
6. Складіть схеми гальванічних елементів, у яких ртутний електрод є: а) анодом; б) катодом.
7. Що таке електроліз?
8. Назвіть продукти електролізу водного розчину нітрату міді на нерозчинному аноді.
9. Дайте визначення явища перенапруги. Коли воно з'являється?
Корозія металів
Корозія – це мимовільний процес руйнування матеріалів та виробів з них в результаті фізико-хімічного впливу навколишнього середовища, при якому метал переходить в окислений (іонний) стан і втрачає властиві йому властивості.
Метали і сплави, приходячи в дотик із навколишнім середовищем (газоподібним або рідким), піддаються руйнуванню. Швидкість корозії металів та металевих покриттів в атмосферних умовах визначається комплексним впливом низки факторів: наявністю на поверхні адсорбованої вологи, забрудненістю повітря корозійно-агресивними речовинами, зміною температури повітря та металу, природою продуктів корозії тощо.
Відповідно до законів хімічної термодинаміки корозійні процеси виникають і протікають спонтанно лише за умови зменшення енергії Гіббса системи (∆ G<0).
91.1.Класифікація корозійних процесів
1. За типом руйнуванькорозія буває суцільною та місцевою. При рівномірному розподілі корозійних руйнувань вона не є небезпекою для конструкцій та апаратів, особливо в тих випадках, коли втрати металів не перевищують технічно обґрунтованих норм. Місцева корозія набагато небезпечніша, хоча втрати металу можуть бути і невеликими. Небезпека у тому, що, знижуючи міцність окремих ділянок, вона різко зменшує надійність конструкцій, споруд, апаратів.
2. За умовами протіканнярозрізняють: атмосферну, газову, рідинну, підземну, морську, ґрунтову корозію, корозію блукаючими струмами, корозію під напругою та ін.
3 . За механізмом корозійного процесурозрізняють хімічнуі електрохімічнукорозію.
Хімічна корозіяможе протікати при взаємодії із сухими газоподібними окислювачами та розчинами неелектролітів. З газами більшість металів взаємодіє за підвищених температур. При цьому на поверхні протікають два процеси: окислення металу та накопичення продуктів окислення, які іноді запобігають подальшій корозії. У загальному вигляді рівняння реакції окиснення металів киснем виглядає так:
x M+ y/2 O 2 = M x O y. (1)
Енергія Гіббсу окислення металів дорівнює енергії Гіббсу утворення оксидів, т. к. ∆ Gутворення простих речовин дорівнює 0. Для реакції окислення (1) вона дорівнює
∆G=∆G 0 – ln p O 2 ,
де ∆ G 0 – стандартна енергія Гіббса реакції; p O 2 – відносний тиск кисню.
Способи захисту від газової корозії: легування металів, створення захисних покриттів на поверхні та зміна властивостей газового середовища.
Електрохімічна корозія металіврозвивається при контакті металу з розчинами електролітів (всі випадки корозії у водних розчинах, тому навіть чиста вода є слабким електролітом, а морська вода – сильним). Основні окисники – це вода, розчинений кисень та іони водню.
Причина електрохімічної корозіїполягає в тому, що поверхня металу завжди є енергетично неоднорідною через наявність домішок в металах, відмінностей по хімічному та фазовому складу сплаву та ін. Це призводить до утворення на поверхні у вологій атмосфері мікрогальванічних елементів. На ділянках металу, що мають негативне значення потенціалу, відбувається процес окислення цього металу:
М 0+ nе– =М n+ (Анодний процес).
Окислювачі, які приймають електрони у катода, називаються катодними деполяризаторами. Катодними деполяризаторами є: іони водню (воднева деполяризація), молекули кисню (киснева деполяризація).
Завантаження...