Решение задач (Шиманович)

Подождите немного. Документ загружается.

№234. Реакции выражаются схемами:

+ HCl → Cl

+ CrCl

+ KCl + H

Au + HNO

+ HCl → AuCl

+ NO + H

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для

каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем;

какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

Решение.

а)

Электронные уравнения

3 Cl

–

– e

–

= Cl

1 Cr

+ 3e

–

= Cr

Расставим коэффициенты в уравнении реакции, с помощью электронных уравнений

+ 14HCl = 3Cl

+ 2CrCl

+ 2KCl + 7H

– является окислителем.

HCl – является восстановителем.

HCl – окисляется.

– восстанавливается.

б)

Электронные уравнения

1 Au

– 3e

–

= Au

1 N

+ 3e

–

= N

Расставим коэффициенты в уравнении реакции, с помощью электронных уравнений

Au + HNO

+ 3HCl → AuCl

+ NO + 2H

HNO

– является окислителем.

Au – является восстановителем.

Au – окисляется.

HNO

– восстанавливается.

№237. Реакции выражаются схемами:

+ KClO

+ KOH → K

CrO

+ KCl + H

MnSO

+ PbO

+ HNO

→ HMnO

+ Pb(NO

)

+ PbSO

+ H

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для

каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем;

какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

Решение.

а)

Электронные уравнения

2 Cr

– 3e

–

= Cr

1 Cl

+ 6e

–

= Cl

–

Расставим коэффициенты в уравнении реакции, с помощью электронных уравнений

+ KClO

+ 4KOH → 2K

CrO

+ KCl + 2H

KClO

– является окислителем.

– является восстановителем.

– окисляется.

KClO

– восстанавливается.

б)

Электронные уравнения

2 Mn

– 5e

–

= Mn

5 Pb

+ 2e

–

= Pb

Расставим коэффициенты в уравнении реакции, с помощью электронных уравнений

2MnSO

+ 5PbO

+ 6HNO

→ 2HMnO

+ 3Pb(NO

)

+ 2PbSO

+ 2H

PbO

– является окислителем.

MnSO

– является восстановителем.

MnSO

– окисляется.

PbO

– восстанавливается.

№240. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между

веществами: а) PH

и HBr; б) K

и H

; в) HNO

и H

S? Почему? На основании

электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме

AsH

+ HNO

→ H

AsO

+ NO

+ H

Решение.

а) PH

и HBr – окислительно-восстановительные реакции происходить не могут, так как

фосфор и бром имеют низшие степени окисления –3 и –1 соответственно.

б) K

и H

– окислительно-восстановительные реакции возможны, так как

фосфор имеет промежуточную степень окисления +3 и он может быть окислен хромом

имеющим высшую степень окисления.

в) HNO

и H

S – окислительно-восстановительные реакции возможны, так как сера имеет

низшую степень окисления –2 а азот высшую +5, азотная кислота окислит сероводород.

Электронные уравнения

1 As

– 8e

–

= As

8 N

+ e

–

= N

Молекулярное уравнение

AsH

+ 8HNO

= H

AsO

+ 8NO

+ 4H

№243. При какой концентрации ионов Zn

(в моль/л) потенциал цинкового электрода

будет на 0,015 В меньше его стандартного электродного потенциала?

Решение.

По закону Нернста электродный потенциал металла в растворе определяется по формуле

0,059

E E C

= °+

где

= 2 –

число

электронов

принимающих

участие

процессе

Из

этой

формулы

находим

концентрацию

ионов

растворе

( )

0,059

C E E

n E E

= − °

− °

(

)

2 0,015

0,059 0,059

10 10 0,30

E E

− °

− ⋅

= = =

моль

где

E E

− °

= – 0,015

–

уменьшение

электродного

потенциала

Ответ

= 0,30

моль

№246. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO

составил 95% от значения его

стандартного электродного потенциала. Чему равна концентрация ионов Ag

(в моль/л)?

Решение.

Стандартный электродный потенциал серебра

= + 0,80 В

Потенциал серебряного электрода в растворе

Е = 0,95 ·

= 0,95 · 0,80 = 0,76 В

По закону Нернста электродный потенциал металла в растворе определяется по формуле

0,059

E E C

= °+

где

= 1 –

число

электронов

принимающих

участие

процессе

Из

этой

формулы

находим

концентрацию

ионов

серебра

растворе

( )

0,059

C E E

n E E

= − °

− °

(

)

(

)

1 0,76 0,8

0,059 0,059

10 10 0,21

n E E

− ° −

= = =

моль

Ответ

= 0,21

моль

№

249

При

какой

концентрации

ионов

(

моль

)

значение

потенциала

медного

электрода

становится

равным

стандартному

потенциалу

водородного

электрода

Решение

Стандартные

электродные

потенциалы

водородного

электрода

–

Е°

= 0 B;

медного

электрода

| Cu –

Е°

= + 0,34 B.

Электродные

потенциалы

при

заданных

концентрациях

ионов

определяем

по

уравнению

Нернста

0,059

lg 0

E E C

= °+ =

где

n = 2 –

число

электронов

принимающих

участие

процессе

Из

уравнения

Нернста

находим

искомую

концентрацию

2 0,34

0,059 0,059

10 10 2,98 10

⋅

− −

−

= = = ⋅

моль

№252

Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите

ЭДС гальванического элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин,

опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Pb

] = [Mg

] = 0,01 моль/л.

Изменится ли ЭДС этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в

одинаковое число раз.

Решение.

Схема гальванического элемента

(–) Mg | Mg

|| Pb

| Pb (+)

При разряде гальванического элемента

анодный процесс Mg

– 2e

–

→ Mg

катодный процесс Pb

+ 2e

–

→ Pb

Стандартные электродные потенциалы

магниевого электрода Mg

| Mg – Е°

= – 2,37 B;

свинцового электрода Pb

| Pb – Е°

= – 0,127 B.

Электродные потенциалы при заданных концентрациях ионов определяются по

уравнению Нернста

EE lg

059,0

+°=

где

= 2 –

число

электронов

принимающих

участие

процессе

Так

как

концентрации

ионов

их

заряд

одинаковы

то

электродные

потенциалы

изменятся

от

значения

стандартных

потенциалов

на

одну

туже

величину

что

не

повлияет

на

ЭДС

элемента

следовательно

ЭДС

элемента

составит

Е = E°

– E°

= – 0,127 + 2,37 = 2,243

Если

концентрацию

каждого

из

ионов

увеличить

одинаковое

число

раз

то

ЭДС

элемента

не

изменится

№255

Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите

ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в

растворы своих солей с концентрацией [Mg

] = [Cd

] = 1 моль/л. Изменится ли значение

ЭДС, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л?

Решение.

Схема гальванического элемента

(–) Mg | Mg

|| Cd

| Cd (+)

При разряде гальванического элемента

анодный процесс Zn

– 2e

–

→ Zn

катодный процесс Fe

+ 2e

–

→ Fe

Стандартные электродные потенциалы

магниевого электрода Mg

| Mg – Е°

= – 2,37 B;

кадмиевого электрода Cd

| Cd – Е°

= – 0,403 B.

ЭДС гальванического элемента

Е = Е°

– Е°

= –0,403 + 2,37 = 1,967 В.

Электродные потенциал цинка при заданной концентрации ионов определяются по

уравнению Нернста

EE lg

059,0

+°=

где

= 2 –

число

электронов

принимающих

участие

процессе

Поэтому

если

концентрацию

каждого

из

ионов

понизить

до

0,01

моль

то

потенциалы

каждого

из

электродов

изменятся

на

одно

тоже

значение

следовательно

ЭДС

элемента

не

изменится

№

258.

Какие

химические

процессы

протекают

на

электродах

при

зарядке

разрядке

свинцового

аккумулятора

Решение

Химические

процессы

свинцового

аккумулятора

(

слева

направо

—

разряд

справа

налево

—

заряд

Анод

Катод

№261. Электролиз раствора K

проводили при силе тока 5 А в течении 3 ч. Составьте

электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при

этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделилось на катоде и аноде?

Решение.

Электронные уравнения

на аноде 2Н

–

– 4e

–

→ О

+ 4Н

на катоде 2Н

О + 2e

–

→ Н

+ 2(ОН)

–

Эквивалент кислорода Э = M/n = 16 / 2 = 8 г/моль

где n = 2 – валентность кислорода.

Согласно закону Фарадея масса кислорода выделившегося на электроде

= Э I t /96500 = 8 · 5 · 3 · 3600 / 96500 = 4,477 г

Откуда количество выделившегося кислорода

ν = m

/ 32 = 4,477 / 32 = 0,1399 моль

Объем одного моля газа при нормальных условиях 22,4 л следовательно, объем

выделившегося кислорода.

V = 22,4 ν = 22,4 · 0,1399 = 3,133 л.

Эквивалент водорода Э = M/n = 1/ 1 = 1 г/моль

где n = 1 – валентность водорода.

Согласно закону Фарадея масса водорода выделившегося на электроде

= Э I t /96500 = 1 · 5 · 3 · 3600 / 96500 = 0,5596 г

Откуда количество выделившегося водорода

ν = m

/ 2 = 0,5596 / 2 = 0,2798 моль

Объем одного моля газа при нормальных условиях 22,4 л следовательно, объем

выделившегося водорода.

V = 22,4 ν = 22,4 · 0,2798 = 6,266 л.

Масса разложившейся воды равна суммарной массе выделившегося водорода и кислорода

m = m

+ m

= 4,477 + 0,5596 = 5,03 г.

№264. Электролиз раствора Na

проводили в течении 5 ч при силе тока 7 А. Составьте

электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при

этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделилось на катоде и аноде?

Решение.

Электронные уравнения

на аноде 2Н

–

– 4e

–

→ О

+ 4Н

на катоде 2Н

О + 2e

–

→ Н

+ 2(ОН)

–

Эквивалент кислорода Э = M/n = 16 / 2 = 8 г/моль

где n = 2 – валентность кислорода.

Согласно закону Фарадея масса кислорода выделившегося на электроде

= Э I t /96500 = 8 · 7 · 5 · 3600 / 96500 = 10,45 г

Откуда количество выделившегося кислорода

ν = m

/ 32 = 10,45 / 32 = 0,3264 моль

Объем одного моля газа при нормальных условиях 22,4 л следовательно, объем

выделившегося кислорода.

V = 22,4 ν = 22,4 · 0,3264 = 7,31 л.

Эквивалент водорода Э = M/n = 1/ 1 = 1 г/моль

где n = 1 – валентность водорода.

Согласно закону Фарадея масса водорода выделившегося на электроде

= Э I t /96500 = 1 · 7 · 5 · 3600 / 96500 = 1,306 г

Откуда количество выделившегося водорода

ν = m

/ 2 = 1,306 / 2 = 0,6528 моль

Объем одного моля газа при нормальных условиях 22,4 л следовательно, объем

выделившегося водорода.

V = 22,4 ν = 22,4 · 0,6528 = 14,62 л.

Масса разложившейся воды равна суммарной массе выделившегося водорода и кислорода

m = m

+ m

= 10,45 + 1,306 = 11,75 г.

№ 267. На сколько уменьшится масса серебряного анода, если электролиз раствора AgNO

проводить при силе тока 2 А в течении 38 мин 20 с? Составьте электронные уравнения

процессов, происходящих на графитовых электродах.

Решение.

По закону Фарадея масса на которую уменьшится масса анода

107,87 2 (38 60 20)

5,14

96500 96500

m I t

⋅

⋅ ⋅ ⋅ +

= = =

где

= 107,87

моль

–

эквивалентная

масса

серебра

Электронные

уравнения

процессов

если

электролиз

проводить

угольными

электродами

на

катоде

происходит

выделение

серебра

: Ag

–

= Ag

на

аноде

: 2NO

–

– 2

–

+ 2H

O = 2

+ O

↑

№270. Электролиз раствора NaI проводили при силе тока 6 А в течение 2,5 ч. Составьте

электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, и вычислите

массу вещества, выделившегося на катоде и аноде?

Решение.

Электронные уравнения процессов, если электролиз проводить с угольными электродами:

на катоде происходит выделение водорода: 2Н

+ 2е

–

= Н

на аноде: 2I

–

– 2е

–

= I

По закону Фарадея масса веществ выделившихся на электродах

96500

m I t

⋅

На катоде

1 6 9000

0,56

96500

⋅ ⋅

= =

где

= 1

моль

–

эквивалентная

масса

водорода

;

t = 3600 · 2,5 = 9000 c –

время

электролиза

На

аноде

126,9 6 9000

96500

⋅ ⋅

= =

где

= 126,9

моль

–

эквивалентная

масса

йода

;

t = 3600 · 2,5 = 9000 c –

время

электролиза

№273

Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах

при электролизе расплавов и водных растворов NaCl и KOH. Сколько литров (н.у.) газа

выделится на аноде при электролизе гидроксида калия, если электролиз проводить в

течении 30 мин при силе тока 0,5 А?

Решение.

При электролизе расплава NaCl на электродах происходят реакции:

на аноде Cl

–

– e

–

→ ½ Cl

на катоде Na

+ e

–

→ Na

При электролизе расплава KOH на электродах происходят реакции:

на аноде 2OH

–

– 2e

–

→ H

O +

½O

на катоде К

+ e

–

→ К

При электролизе водного раствора NaCl на электродах происходят реакции:

на аноде Cl

–

– e

–

→ ½ Cl

на катоде 2Н

+ 2e

–

→ H

При электролизе водного раствора NaOH на электродах происходят реакции:

на аноде 2OH

–

– 2e

–

→ H

O +

½O

на катоде 2Н

+ 2e

–

→ H

Эквивалент кислорода Э = M/n = 16 / 2 = 8 г/моль

где n = 2 – валентность кислорода.

Согласно закону Фарадея масса кислорода выделившегося на электроде

m = Э I t /96500 = M

I t /(96500 n)

Откуда количество выделившегося кислорода

ν = m / (2 M) = I t /(2 · 96500 n)

Объем одного моля газа при нормальных условиях 22,4 л следовательно, объем

выделившегося кислорода.

V = 22,4 ν = 22,4 I t /(2 · 96500 n)=22,4 ·0,5 ·1800 /(2 ·96500 ·2) = 0,052 л

№276. При электролизе соли трехвалентного металла при силе тока 1,5 А в течении 30

мин на катоде выделилось 1,071 г металла. Вычислите атомную массу металла.

Решение

Согласно закону Фарадея масса металла выделившегося на электроде

m = m

I t /96500

Откуда находим эквивалентную массу металла

= 96500 · m / (I · t) = 96500 · 1,071 / (1,5 · 30 · 60) = 38,278 г/моль.

Атомная масса металла (так как металл трехвалентный)

А = 3 · m

= 3 · 38,278 = 114,82 г/моль.