Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Электрохимическая ячейка (цепь) состоит из пары электродов, погруженных в раствор электролита. Электрод, на котором происходит восстановление, называют катодом, окисление - анодом. Разность потенциалов катода Ек и анода Еа определяет э.д.с. электрохимической ячейки Еяч:
Еяч = э.д.с = Ек- Еа
Если э.д.с > 0, полу реакция восстановления протекает самопроизвольно, такая электрохимическая цепь (ячейка) называется гальваническим элементом. Если э.д.с < 0. для протекания химической реакции требуется внешний источник энергии, и такую ячейку (цепь) называют электролитической.
Схематически электрохимические ячейки принято записывать слева направо так: анод, граница раздела фаз (вертикальная черта), электролит, солевой мостик (двойная черта), электролит, граница раздела фаз (вертикальная черта), катод.
ПРИМЕР 16. Запишите схематически ячейку, состоящую из цинкового электрода, погруженного в 0.1 М ZnSO4, и медного электрода, погруженного в 0.1 М CuSO4. Рассчитайте э.д.с. этой ячейки.
Решение. Согласно значениям Е °для гюлуреакций:
самопроизвольно протекает полуреакция восстановления Сu2+. Следовательно, цинковый электрод - анод, медный - катод. Схема предложенной в условии ячейки:
Zn|ZnSO4(0.1 M)||CuSO4(0.1 M)|Cu
Рассчитаем потенциалы анода и катода, приняв ионную силу, равной нулю.
Следовательно, ячейка является гальваническим элементом (источником тока): в ней самопроизвольно протекает химическая реакция:
Cu2+ + Zn ↔ Сu + Zn2+
Задачи
1. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции AgI + е ↔ Ag + I- из величины Е °полуреакции Ag+ + е ↔ Ag.
2. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Ag2CrO4 + 2е ↔ 2Ag + СrО42- из величины стандартного потенциала полуреакции Ag+ + е ↔ Ag.
3. Рассчитайте стандартный потенциал полу реакции Ag2S + 2e ↔2Ag + S2- из величины стандартного потенциала полуреакции Ag+ + е ↔ Ag.
4. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Al3+ + 3е ↔ А1 из величины стандартного потенциала полуреакции AlF63- +3e ↔ A1 + 6F-.
5. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции А13+ + 3е ↔ А1 из величины стандартного потенциала полуреакции А1(ОН)4- + 3е ↔ Al + 4OH-.
6. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции H2AsO4- + 3Н+ + 2e ↔ HAsO2 + 2H2O из величины стандартного потенциала полу реакции H3AsO4 + 2H+ + 2e ↔ HAsO2 + 2Н2О.
7. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Вi(ОН)3 + 3е ↔ Bi + 3ОН- из величины стандартного потенциала полуреакции Bi3+ + 3е ↔ Bi.
8. Рассчитайте стандартный потенциал полу реакции Cd2+ +2е ↔ Cd из величины стандартного потенциала полуреакции Cd(NH)2+ + 2е ↔ Cd + 4NH3.
9. Рассчитайте стандартный потенциал полу реакции Со3- + е ↔ Со2+ из величины стандартного потенциала полуреакции Co(NH3)63+ + e ↔ Co(NH3)62+.
10. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Сu2+ + е + Cl- ↔ CuCl из величины стандартного потенциала полу реакции Cu2+ + e ↔ Cu+.
11. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Сu2+ + 2е ↔ Сu из величин стандартных потенциалов полуреакций Сu2+ + е ↔ Сu+ и Cu+ + e ↔ Сu.
12. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Fe(CN)63- + е ↔ Fe(CN)64- из величины стандартного потенциала полуреакции Fe3+ + е ↔ Fe2+.
13. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции 2HNO2 + 6e + 6Н+ ↔ N2 + 4Н2О из величины Е° полуреакции 2NO2- + 6е + 8Н+ ↔ N2 + 4H2O.
14. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции NO3- + 3Н+ + 2е ↔ HNO2 + Н2О из величины Е° полуреакции NO34 + 2Н+ +2e ↔ NO2- + H2O.
15. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции H3ASO4 + 2H+ + 2е ↔ HAsO2 + 2Н2О из величины Е° полуреакции Н2AsO4- + 3Н+ + 2е ↔ HAsO2 + 2Н2О.
16. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции Ag(CN)43- + е ↔ Ag + 4CN- в 2 М растворе цианида калия.
17. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции Сu2+ + 4CN- + е ↔ Cu(CN)4- в 1 М растворе цианида калия.
18. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции NO2- + 2Н+ +е ↔ NO + Н2O при: а) рН 5; б) рН 7.00; в) рН 10.00.
19. Определите направление и рассчитайте константу равновесия реакции между арсенитом натрия и иодом в смеси 0.01 М угольной кислоты и 0.02 М гидрокарбоната натрия.
20. Определите направление и рассчитайте константу равновесия реакции между хлоридом олова(II) и хлоридом железа(III) в отсутствие и присутствии 1 М фторида натрия.
21. Рассчитайте константу равновесия реакции между ионами железа(II) и церия(IV) в 1 М растворе серной кислоты.
22. Может ли железо(II) восстановить серебро(I) в 1 М растворе хлорида натрия?
23. Можно ли с помощью олова(II) восстановить: а) Вr2 до Вr-; б) Fe(III) до Fe(II); в) Fe(III) до Fe(0)?
24. Чем можно объяснить тот факт, что раствор бихромата калия устойчив бесконечно долго, хотя Е°(Cr 2O72-/2Cr3+) = 1.31 В, a E°(O2, 4Н+/H2O) = 1.22 В?
25. Рассчитайте э.д.с. ячейки и укажите, является ли она гальваническим элементом или электролитической ячейкой:
а) Pt|VO2+(0.25M), V3+(0.10M),H+(l • 10"3M||Tl3+(0.10M),Tl+(0.05M)|Pt;
б) Сu|СuI(нас.),КI(0.01М)||КI(0.20М),СuI(нас.)|Сu.
26. В каких условиях можно разделить медь (II) и кадмий (II) с помощью металлического железа?
27. Почему пероксид водорода не может окислить хром (III) в кислой среде до хрома(VI)?
Контрольные вопросы
1. Что такое окислительно-восстановительная полуреакция?
2. Что такое реакция окисления - восстановления?
3. Что называется электродным потенциалом?
4. Что такое стандартный электродный потенциал?
5. Что такое обратимая окислительно-восстановительная система?
6. Приведите примеры обратимых окислительно-восстановительных систем.
7. Как можно определить электродный потенциал обратимой окислительно-восстановительной системы?
8. Сформулируйте правила записи гальванического элемента.
9. Напишите уравнение Нернста и поясните значения всех входящих в него величин.
10. Что такое формальный потенциал?
11. Как влияет ионная сила на величину электродного потенциала? Покажите, как связаны стандартный и формальный потенциалы.
12. Как влияют конкурирующие реакции комплексообразования или осаждения с окисленной (восстановленной) формой на величину потенциала?
13. Как оценить изменение потенциала за счет связывания окисленной (восстановленной) формы в комплекс?
14. Как оценить влияние на потенциал связывания окисленной или восстановленной формы в малорастворимое соединение?
15. Как влияет рН среды на величину потенциала? Выведите формулу зависимости потенциала от рН для полу реакции, протекающей с участием ионов водорода или гидроксида.
16. Как определить направление реакции окисления - восстановления и полноту ее протекания?
17. Выведите формулу для расчета константы равновесия реакции окисления - восстановления.
18. Как можно изменить направление реакции окисления - восстановления?
19. Приведите примеры использования окислительно-восстановительных реакций для растворения малорастворимых соединений.
20. Назовите основные окислители и восстановители, используемые для разделения и обнаружения ионов. Напишите соответствующие пол у реакции.
21. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода в зависимости от рН? Напишите соответствующие полуреакции.
22. В каких условиях проводят окисление с помощью персульфата аммония? Напишите реакции, объясняющие роль катализатора, и объясните необходимость проведения реакции в кислой среде.
23. В каких условиях следует проводить реакцию образования надхромовой кислоты?
24. Почему не удается обнаружить ион марганца(II) действием окислителя на концентрированные растворы солей марганца(II)?
25. В каких условиях надо проводить реакцию обнаружения иона кобальта(II) с помощью нитрита калия?
26. Приведите примеры использования реакций окисления - восстановления для разделения ионов: а) меди и кадмия; б) висмута и сурьмы.
27. Напишите реакции взаимодействия бромид- и иодид-ионов с хлорной водой и объясните, в какой последовательности они протекают.
28. Напишите реакции окисления - восстановления, пригодные для удаления нитрит-иона из раствора.
29. В каких условиях нитрат-ион можно восстановить до: а) аммиака; б) нитрит-иона?
30. Чем можно избирательно восстановить марганец(VII) в присутствии хрома(VI) и ванадия(V)?
Дата публикования: 2015-01-13; Прочитано: 1844 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!