Основы химии
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
? уравнения полуреакций с учетом рН среды:
5.Определить число электронов в полуреакциях:
а) СlO4- + 8Н+ +/- xe Сl- + 4Н2О
б) Сr2О72 - + 14Н+ +/- xe 2Cr3+ + 7H2O
в) Br2 + 6H2O +/- xe 2BrO3- + 12H+
г) Sb + 4OH- + /- xe SbO2- + 2H2O
6.Составить ионно-электронные уравнения окислительно-восстановительных реакций, протекающих по схемам:
a) K2Cr2O7, H2S, H2SO4 Cr3+, SO32 -;
б) H2SO3, H2S, NaOH S2O32 -;
в) SO2, CI2, H2O SO42 -, Cl-;
г) KNO2, KMnO4, H2O NO3-;
д) КNО2, KMnO4, KOH NO3-;) KNO2, KMnO4, H2SO4 NO3-;
ж) Сu2О, HNO3 NO2;
з) FeSO4, KClO3, H2SO4 Cl - ;
и) СuС12, SO2, H2O Cu+;
к) CrCI3, Br2, KOH
.Вычислить ЭДС и определить направление протекания реакции:
a) Fe2+ + ClO3- + Н+ Fe3+ + Сl- + Н2O
Е0 (Fe3+/Fe2+) = 0,77B
Е0 (СlO3- + 6Н+/Сl- + 3Н2О) = 1,45В
б) JO3- + SO32 - + Н+ J2 + SO42 - + Н2O
Е0 (SO42 - + H2O/ SO32 - + 2OH-) = -0,93В0 (2JO3- + 12H+/J2 + 6H2O) = 1,19В) NO3- + Fe2+ + H+ NO + Fe3+ +H2O
Е0 (NO3- + 4H+/NO + 2H2O) = 0,96 В
Е0 (Fe3+/Fe2+) = 0,77B
8.Вычислить молярную массу эквивалента окислителя (восстановителя), принимающего участие в процессе:
a) Cl2O HCI; б)КСlO3 KCl в)Н2С2О4 СО2;
г) KJ J2; д) Н2О2 Н2О; e) H2S H2SO4;
9.Какая масса йода выделяется из раствора KJ при действии на него раствора FeCl3, содержащего 0,325 кг хлорида железа (III)?
10.Составить уравнения окислительно-восстановительных реакций, указать восстановитель и окислитель:
As2S3 + HNO3 + H2SO4 + H3AsО4 + NO2S + HNO3 Cu(NO3)3 + NO + H2SO4 + 5H8O3 +KMnO4 CO2 + MnO2+KOH + + HNO3 A1(NO3)3 + N2O + е(CrO2)2 + KOH + KNO3 Fе2O3 + K2CrО4 + KNO2 + 3AsО3 + Zn + HCl AsH3 + ZnCl2 +
РАБОТА № 9. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1. Цель работы: Формирование навыков измерения и расчета электродвижущих сил гальванических элементов.
2.Основные теоретические положения
Химическими источниками тока (ХИТ) называются устройства, служащие для преобразования энергии химических реакций в электрическую энергию. Действие ХИТ основано на самопроизвольном протекании окислительно-восстановительных реакций, при этом электроны от восстановителя к окислителю перелаются по внешней цепи (металлический проводник).
Различают три основных вида ХИТ: гальванические элементы (ГЭ), аккумуляторы и топливные элементы.
Гальваническим элементом называют ХИТ однократного использования, в котором реагенты (окислитель и восстановитель) входят непосредственно в состав гальванического элемента и расходуются в процессе его работы. Принцип действия гальванического элемента рассмотрим на примере медно-никелевого элемента: медная и никелевая пластины погружены в растворы своих сульфатов (рис. 1).
Для предотвращения прямого взаимодействия реактивов растворы NiSO4 и CuSO4 разделены пористой перегородкой или находятся в разных сосудах, а электрический контакт обеспечивается электролитическим мостиком (раствор КС1).
При контакте металла с раствором на межфазной границе возникает двойной электрический слой и устанавливается равновесие:
1)Ni Ni2+ + 2e,
2)Сu Сu2+ + 2е
Каждому равновесию отвечает определенное значение равновесного потенциала Е и Е. В стандартных условиях (Р = 1 атм, Т = 298К активность ионов Меn+ в растворе равна 1) стандартный потенциал никелевого электрода Е0= -0,25 В, а медного - Е0= 0,34 В.
Рис. 1. Схема медно-никелевого гальванического элемента
- пористая перегородка
При замыкании внешней цепи в силу разности потенциалов электроны с никелевого электрода будут переходить на медный электрод, В цепи появится электрический ток. Переход электронов нарушит равновесия на границах "металл-раствор". Чтобы вернуться в состояние равновесия, никелевый электрод начнет окисляться, а ионы меди - восстанавливаться.
1)Ni0 -2е Ni2+,
2)Сu2+ + 2е Cu0
Данные процессы будут продолжаться до тех пор, пока не выровняются потенциалы электродов или не растворится весь никель (или не высадится на медном электроде вся медь). Электрод, который окисляется при работе ХИТ называется анод (имеет меньшее значение потенциала и обозначается "-"), а электрод, на котором при эксплуатации происходит восстановление, называется катод (имеет большее значение потенциала, обозначается "+"). Суммарная химическая реакция, протекающая в гальваническом элементе, называется токообразующей. Для Cu-Ni элемента
CuSO4 + Ni NiSO4 + Сu
Гальванический элемент принято записывать схематично. Границу раздела "металл-раствор" обозначают одной вертикальной чертой, а границу между растворами - двумя чертами. Схема Cu-Ni элемента, например, записывается в виде:
(-) Ni NiSO4 CuSO4 Cu (+)
Основной характеристикой работы гальванического элемента является электродвижущая сила (ЭДС) - максимальная разность потенциалов между электродами, которая может быть получена при работе элемента.
E = Eкатод - Eанод, В (1)
ЭДС гальванического элемента связана с изменением энергии Гиббса токообразующей реакции DG уравнением:
(2)
где n - число электронов, участвующих в электродной реакции; F -постоянная Фарадея, равная 96484 Кл/моль. Выражение (2) показывает связь между химической и электрической формами энергии и дает возможность теоретического расчета ЭДС по термодинамическим данным участников реакции. Для расчета ЭДС по уравнению (1) необходимо использовать значения электродных потенциалов, установившихся в указанных условиях. Потенциал металлического электрода Е зависит от природы металла, температуры и активности ионов Men+ в растворе. Связь Е, с