Главная | Случайная
Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Характеристика направленности химических реакций.




Ряд стандартных электродных потенциалов

Стандартные электродные потенциалы, расположенные по возрастанию j°, дают характеристику восстановительной активности атомов металлов (Ме) и окислительной активности ионов (Меn+) (прил. , стр. ).

Чем меньше j°, тем активнее металл, сильнее выражены его восстановительные свойства.

Например, натрий активнее цинка, потому что его потенциал меньше: j°NaêNa+ = - 2,74 В < j°ZnêZn2+ = - 0,76 В.

Na0 - 1ē = Na+

Чем больше j°, тем резче выражены окислительные свойства ионов металлов.

Например, ионы цинка легче восстанавливаются из раствора, принимая электроны, чем ионы натрия, так как потенциал цинка больше, чем у натрия: j°ZnêZn2+ > j°NaêNa+,

Zn2+ + 2ē = Zn

Направленность окислительно-восстановительных реакций определяется значением DG, которое рассчитывается по формуле:

DG = - n FE

где Е (ЭДС) = jокислителя - jвосстановителя.

Для расчета Е составляются уравнения окислительно-восстановительных реакций и электронные уравнения, чтобы определить восстановитель и окислитель.

Вывод о направленности реакции дается по следующему правилу: при Е > 0, DG < 0 реакция возможна, равновесие реакции смещено в сторону образования конечных продуктов реакции; при Е < 0, DG > 0 происходит смещение равновесия в сторону исходных продуктов, процесс невозможен.

Пример. Между какими, взятыми попарно, веществами:

а) Zn + FeSO4, б) Ag + ZnSO4

пойдет реакция. Какой металл обладает большей восстановительной активностью? Вывод обосновать расчетом DG.

 

Решение:

а) Zn + FeSO4 ® ZnSO4 + Fe

Электронные уравнения:

Zn - 2ē ® Zn2+ восстановитель

Fe2+ + 2ē ® Fe окислитель

Е = j° окислителя - j° восстановителя = - 0,44 – (- 0,76) = 0,32 В

DG = - 2 . 96500 . 0,32 < О

Вывод: Реакция возможна, равновесие смещено вправо.

б) Ag + ZnSO4 ® AgSO4 + Zn

Электронные уравнения:

Ag - 1ē ® Ag+ восстановитель

Zn2+ + 2ē ® Zn окислитель

Е = j° окислителя - j° восстановителя = - 0,76 – (+ 0,799) = - 1,559 В

DG = - 2 . 96500 . (- 1,559) > О

Вывод: DG > 0, реакция невозможна, равновесие смещено влево. Цинк более активный металл, так как его потенциал меньше чем у серебра:

ZnêZn2+ (- 0,76 В) < j°AgêAg+ (+ 0,799 В).

 

8.4.5. Индивидуальные задания по теме «Гальванические элементы»

 

Задание 1

 

1. Вычислить электродный потенциал Рb êРbSO4 при концентрации ионов [Pb2+] = 0,0001 моль/л.

2. Вычислить ЭДС гальванического элемента, составленного из стандартного водородного и цинкового электродов при концентрации ионов [Zn2+] = 0,01 моль/л.

3. Вычислить ЭДС гальванического элемента: (-) Zn êZnSO4 êêAgNO3 êAg (+) при стандартных условиях. Рассчитать DG°.

4. В раствор FeCl2 бросили кусочки металлов: Zn, Mg, Cu. В каком случае пойдет реакция? Ответ подтвердить расчетом DG°. Сделать вывод об активности металлов.

 

Задание 2

 

1. Вычислить электродный потенциал SnïSnCl2 при концентрации ионов [Sn2+] = = 0,0001 моль/л.

2. Вычислить ЭДС гальванического элемента: (-) FеïFеСl2ïïНgСl2,Нg (+) при стандартных условиях.

3. Вычислить ЭДС элемента, составленного из цинковых электродов при концентрации ионов [Zn2+] = 0,1 моль/л, [Zn2+] = 0,001 моль/л. Рассчитать DG и указать возможность работы элемента.

4. Какой металл растворится в перечисленных случаях:

CuïAgNO3, ZnïCuSO4, MgïZnSO4

Написать уравнения реакций. Рассчитать DG° и указать какие процессы смещены вправо. Какой металл обладает большей восстановительной активностью?

 

Задание 3

 

1. Вычислить электродный потенциал никеля в 0,001 М растворе соли Ni(NO3)2 .

2. Вычислить ЭДС никель-медного элемента с концентрацией солей 1 моль/л.

3. Рассчитать ЭДС элемента, составленного из свинцовой пластинки, погруженной в раствор Рb(NO3)2 с концентрацией ионов [Рb2+] = 0,01 моль/л и кобальтовой пластинки, погруженной в раствор соли с концентрацией ионов [Со2+] = 0,001 моль/л. Вычислить DG и сделать вывод о возможности работы этого гальванического элемента.

4. Между какими, взятыми попарно веществами: а) Zn + FeSO4, б) Ag + ZnSO4, в) Сu + НСl пойдет реакция? Написать уравнения реакций. Какой металл обладает большей восстановительной активностью? Вывод обосновать расчетом DG° реакций.

 

Задание 4

 

1. Вычислить электродный потенциал алюминия в 0,01 М растворе соли AlCl3.

2. Вычислить ЭДС медно-цинкового элемента с концентрацией солей цинка и меди 1 моль/л ионов.

3. Рассчитать ЭДС элемента, состоящего из марганцевой пластинки, погруженной в 0,001 М раствор Мn(NO3)2 и свинцовой, погруженной в 0,001 М раствор соли Pb(NO3)2. Вычислить DG и указать возможность работы такого элемента.

4. В раствор соли FeCl3 попеременно опускали пластинки из металлов: Мn, Cu, Al. В каких случаях пойдет реакция? Ответ обосновать расчетом DG° реакций.

 

Задание 5

 

1. Вычислить электродный потенциал железа в контакте с раствором соли FeCl3, [Fe3+] = 0,01 моль/л.

2. Вычислить ЭДС элемента: (-) МgïMgSO4ïïZnSO4ïZn (+) при стандартных условиях.

3. Никелевые пластинки опущены в растворы солей: МgSO4, CuSO4. Рассчитать DG° реакций. Указать восстановительную активность атомов металлов и направленность процессов.

4. Вычислить ЭДС гальванического элемента, составленного из железного и медного электродов с концентрацией ионов железа [Fе2+] = 0,1 моль/л, ионов меди [Сu2+] = 1 моль/л. Рассчитать DG и сделать вывод о возможности работы гальванического элемента.

 

 

Задание 6

 

1. Вычислить электродный потенциал металла, находящегося в контакте с раствором соли AgNO3. Концентрация ионов серебра [Ag+] = 0,2 моль/л.

2. Вычислить ЭДС свинцово-железного гальванического элемента при стандартных условиях. Схема элемента: (-) FеïFeSO4ïïРbSO4ïРb (+).

3. Вычислить ЭДС гальванического элемента, составленного из алюминиевого и медного электродов с концентрацией ионов [Аl3+] = 0,01 моль/л, [Сu2+] = 1 моль/л. Рассчитать DG и указать, будет ли работать этот элемент.

4. Железные пластинки опущены в растворы солей: MgSO4, NaCl, Pb(NO3)2, CuSO4, ZnCl2. С какими солями железо будет реагировать? Написать уравнения реакций. У какого иона металла сильнее выражены окислительные свойства? Ответ обосновать расчетом DG°.

 

Задание 7

 

1. Вычислить электродный потенциал кальция в растворе его соли СаCl2 с концентрацией ионов [Сa2+] = 0,2 моль/л.

2. Вычислить ЭДС магний – кобальтового элемента с концентрацией солей 1 моль/л.

3. Рассчитать ЭДС элемента: (-) NiïNiSO4ïïAgNO3ïAg (+). Концентрация ионов равна: [Ni2+] = 0,001 моль/л, [Ag+] = 0,01 моль/л. Вычислить DG и сделать вывод о работе гальванического элемента.

4. Между какими, попарно взятыми, веществами: а) Mg + HCl; б) Na + MgCl2; в) Ca(NO3)2 + Al возможны реакции? Ответ подтвердить расчетом DG° каждой пары.

 

Задание 8

 

1. Рассчитать потенциал золотого электрода в 0,01 М растворе его соли АuCl3.

2. Вычислить ЭДС гальванического элемента, состоящего из кобальтовой пластинки, опущенной в раствор СоСl2 0,2 М концентрации и медной пластинки, опущенной в раствор СuSO4 2 М. Вычислить DG элемента указать возможность его работы.

3. Рассчитать ЭДС медно-цинкового гальванического элемента при стандартных условиях.

4. Какие, из попарно взятых, веществ могут реагировать друг с другом: Mn + HCl; Ag + ZnSO4; Fe + CuSO4? Ответ подтвердить расчетом DG.

 

Задание 9

 

1. Вычислить электродный потенциал магния в 0,5 М растворе соли MgCl2.

2. Вычислить ЭДС цинково - магниевого гальванического элемента с концентрацией солей 1 моль/л.

3. Рассчитать ЭДС элемента: (-) CaïCaCl2ïïCrCl3ïCr (+). Концентрация ионов: [Са2+] = 0,001 моль/л, [Сr3+] = 1 моль/л. Вычислить DG процесса и указать возможность работы этого элемента.

4. Между какими, взятыми попарно, веществами: а) Cu + AgNO3; б) Ag + AuCl3; в) Zn + Al2O3 пойдет реакция? Написать уравнения реакций. Какой металл обладает большей восстановительной активностью? Ответ обосновать расчетом DG°.

 

Задание 10

 

1. Вычислить электродный потенциал железного электрода в 2 М растворе соли FeCl3.

2. Рассчитать ЭДС гальванического элемента: (-) MnïMnSO4ïïAgNO3ïAg (+) при стандартных условиях.

3. Вычислить ЭДС элемента, образованного серебряным и цинковым электродами с концентрацией ионов в растворе равной: 0,01 моль/л. Сделать вывод о возможности работы гальванического элемента по расчету DG.

4. В раствор медного купороса СuSO4 попеременно опускали пластинки: Fe, Sn, Ag. В каких случаях пойдет реакция? Написать уравнения реакций. Ответ обосновать расчетом DG°.

 

Задание 11

 

1. Рассчитать потенциал кобальтового электрода в 2 М растворе соли CoCl2.

2. Вычислить ЭДС гальванического элемента: (-) CaïCaCl2ïïNiCl2ïNi (+) при стандартных условиях. Рассчитать DG°.

3. Рассчитать ЭДС гальванического элемента, составленного из железного и медного электродов с концентрацией ионов [Fe2+] = 0,01 моль/л, [Cu2+] = 0,001 моль/л.

4. Никелевые пластинки опущены в растворы солей: AuCl3, FeSO4. В каком случае никель будет растворяться? Написать уравнения реакций и обосновать ответ расчетом DG° реакций. Какой ион металла обладает большими окислительными свойствами?

 

Задание 12

 

1. Рассчитать потенциал хромового электрода в 0,01 М растворе соли CrCl3.

2. Вычислить ЭДС гальванического элемента: (-) MnïMnSO4ïïCuSO4ïCu (+) при стандартных условиях.

3. Рассчитать ЭДС гальванического элемента, составленного из никелевого электрода в контакте с солью NiСl2 и медного электрода в контакте с солью СuCl2. Концентрация ионов: [Ni2+] = 1 моль/л, [Сu2+] = 0,01 моль/л. Рассчитать DG и указать возможность работы элемента.

4. В раствор соли NiCl2 опускали пластинки из металлов: Fe, Cu, Zn. Какие металлы будут растворяться? Какой металл обладает большими восстановительными свойствами? Ответ обосновать расчетом DG° реакций.

Задание 13

 

1. Рассчитать потенциал медного электрода в 0,001 М растворе соли Сu(NO3)2.

2. Вычислить ЭДС кадмий-серебряного элемента при стандартных условиях.

3. Рассчитать ЭДС гальванического элемента, составленного из никелевого и медного электродов с концентрацией ионов: [Ni2+] = 1 моль/л, [Cu2+] = 0,01 моль/л. Вычислить и указать возможность работы этого элемента.

4. Магниевые пластинки опущены в растворы солей: Na2SO4, CaCl2, FeCl2. В каких случаях пойдут реакции? Ответ подтвердить расчетом DG° реакций.

 

Задание 14

 

1. Рассчитать потенциал ртутного электрода в 0,1 М растворе HgSO4.

2. Вычислить ЭДС гальванического элемента: (-) MgïMgSO4ïïFeSO4ïFe (+) при стандартных условиях.

3. Вычислить ЭДС гальванического элемента: (-) ZnïZnSO4ïïAgNO3ïAg (+). Концентрация ионов: [Zn2+] = 0,01 моль/л, [Ag+] = 0,001моль/л. Рассчитать DG и указать возможность работы элемента.

4. Медные пластинки опущены в растворы солей: NaCl, AgNO3, ZnSO4. В каком случае медь будет растворяться? Написать уравнения реакций. Какой ион металла обладает большими окислительными свойствами? Ответ обосновать расчетом DG°.

 

Задание 15

 

1. Рассчитать потенциал платинового электрода в 0,001 М растворе.

2. Вычислить ЭДС элемента: (-) CuïCuSO4ïïAgNO3ïAg (+) при стандартных условиях.

3. Рассчитать ЭДС гальванического элемента, образованного цинковым и свинцовым электродами с концентрацией ионов 0,01 моль/л. Вычислить DG и указать возможность работы этого элемента.

4. Пластинки железа опускали в растворы солей: CuSO4, AgNO3, MgCl2, KСl. В каком случае пойдет реакция? Написать уравнения реакций и рассчитать DG°. Какой ион металла обладает большими окислительными свойствами?

8.4.6. Лабораторная работа: Гальванический элемент

 

Цель работы: определение ЭДС гальванических элементов и расчет работы, изменения свободной энергии Гиббса и константы равновесия реакций, протекающих в гальванических элементах.

Приборы и реактивы: Милливольтметр. U – образный электролитический мостик, заполненный насыщенным раствором хлорида калия. Химические стаканы. Пробирки. Пластинки меди, цинка, железа (можно проволоку). Растворы: сульфата меди (1М), сульфата цинка (1 М; 0,1 М; 0,01 М), сульфата железа (II) (1 М), хлорида олова (II), (1 М), хлорида кадмия (1 М), нитрата серебра (1 М).

vikidalka.ru - 2015-2017 год. Все права принадлежат их авторам!