Дано: m(Zn) = 20 г ω(Zn) = 98% m(p-pa HCl) = 200 г ω(HCl) = 36% V(H₂) - ? Решение. Вычисляем массы чистого цинка и соляной кислоты. m(Zn) = 20×0.98=19.6 г m(HCl) = 200×0.36 = 72 г Определяем количество в-ва цинка и соляной кислоты: ∨(Zn) = 19,6/65=0,3 моль ∨(HCl) = 72/36.5 = 1.97 моль Составляем уравнение реакции и определяем какой реагент взят в избытке. Zn + 2HCl ⇒ ZnCl₂ + H₂↑ 1 моль --2 моль 22,4 л 0,3 моль х л Из уравнения видно, что с 1 моль цинка взаимодействует 2 моль соляной кислоты, а с 0,3 моль цинка будет реагировать 0,6 моль соляной кислоты, а по условию соляная к-та составляет 1,97 моль, т.е. соляная к-та взята в избытке, поэтому расчеты будем проводить по цинку. х=6,72 л ответ: Выделится водород объемом 6,72 л.
1)Эквивалентное число нитрата меди z(Cu(NO3)2) = z(Cu)*x(Cu) = 2*1 = 2, где z(Cu) = 2 – валентность меди в нитрате меди (II) x(Cu) = 1 – число атомов меди нитрате меди (II) Молярная концентрация нитрата меди См (Cu(NO3)2) = Сн (Cu(NO3)2)/z(Cu(NO3)2) = 0,0005/2 = 0,00025 Уравнение Нернста для окислительно-восстановительной реакции при температуре 25 С Cu(2+) + 2e = Cu E(Cu(2+)/Cu) = Eo(Cu(2+)/Cu) + (0,059/2)*lg [Cu(2+)] = 0,337 + 0,03*lg 0,00025 = 0,337 - 0,108 = 0,229 B
2)Уравнение Нернста для окислительно-восстановительной реакции при температуре 25 С Ni(2+) + 2e = Ni E(Ni (2+)/Ni) = Eo(Ni(2+)/Ni) + (0,059/2)*lg [Ni (2+)] = – 0,250 + 0,03*lg 10^(-4) = – 0,250 + 0,03*(-4) = - 0,37 B В гальваническом элементе катодом является окислительно-восстановительная система, имеющая больший потенциал восстановления, а анодом – система, имеющая меньший потенциал восстановления. Поскольку 1,108 В > - 0,37 В, то есть ЭДС > E(Ni (2+)/Ni) и 0,799 B > - 0,37 B, то есть Eo(Ag(+)/Ag) > E(Ni (2+)/ Ni), где Eo(Ag(+)/Ag) = 0,799 B то катодом в данном гальваническом элементе является окислительно-восстановительная система Ag(+)/Ag, а анодом - окислительно-восстановительная система Ni /Ni(2+). Катод (+) Ag(+) + e = Ag | 2 Анод (–) Ni + 2e = Ni(2+) | 1 Суммарная реакция в ионном виде 2Ag(+) + Ni = 2Ag↓ + Ni(2+) ЭДС элемента Е = Ек – Еа = E(Ag(+)/Ag) - E(Ni(2+)/Ni) Отсюда E(Ag(+)/Ag) = Е + E(Ni(2+)/Ni) = 1,108 + (- 0,37) = 0,738 В Уравнение Нернста для окислительно-восстановительной реакции при температуре 25 С Ag(+) + e = Ag E(Ag(+)/Ag) = Eo(Ag(+)/Ag) + 0,059*lg [Ag(+)] = 0,799 + 0,059*lg [Ag(+)] = 0,738 В Отсюда lg [Ag(+)] = [0,738 - 0,799]/0,059 ≈ - 1,0 Молярная концентрация ионов серебра в растворе. [Ag(+)] = 10^(-1,0) = 0,1 моль/л
m(Zn) = 20 г
ω(Zn) = 98%
m(p-pa HCl) = 200 г
ω(HCl) = 36%
V(H₂) - ?
Решение.
Вычисляем массы чистого цинка и соляной кислоты.
m(Zn) = 20×0.98=19.6 г
m(HCl) = 200×0.36 = 72 г
Определяем количество в-ва цинка и соляной кислоты:
∨(Zn) = 19,6/65=0,3 моль
∨(HCl) = 72/36.5 = 1.97 моль
Составляем уравнение реакции и определяем какой реагент взят в избытке.
Zn + 2HCl ⇒ ZnCl₂ + H₂↑
1 моль --2 моль 22,4 л
0,3 моль х л
Из уравнения видно, что с 1 моль цинка взаимодействует 2 моль соляной кислоты, а с 0,3 моль цинка будет реагировать 0,6 моль соляной кислоты, а по условию соляная к-та составляет 1,97 моль, т.е. соляная к-та взята в избытке, поэтому расчеты будем проводить по цинку.
х=6,72 л
ответ: Выделится водород объемом 6,72 л.
z(Cu(NO3)2) = z(Cu)*x(Cu) = 2*1 = 2, где
z(Cu) = 2 – валентность меди в нитрате меди (II)
x(Cu) = 1 – число атомов меди нитрате меди (II)
Молярная концентрация нитрата меди
См (Cu(NO3)2) = Сн (Cu(NO3)2)/z(Cu(NO3)2) = 0,0005/2 = 0,00025
Уравнение Нернста для окислительно-восстановительной реакции при температуре 25 С
Cu(2+) + 2e = Cu
E(Cu(2+)/Cu) = Eo(Cu(2+)/Cu) + (0,059/2)*lg [Cu(2+)] = 0,337 + 0,03*lg 0,00025 = 0,337 - 0,108 = 0,229 B
2)Уравнение Нернста для окислительно-восстановительной реакции при температуре 25 С
Ni(2+) + 2e = Ni
E(Ni (2+)/Ni) = Eo(Ni(2+)/Ni) + (0,059/2)*lg [Ni (2+)] = – 0,250 + 0,03*lg 10^(-4) = – 0,250 + 0,03*(-4) = - 0,37 B
В гальваническом элементе катодом является окислительно-восстановительная система, имеющая больший потенциал восстановления, а анодом – система, имеющая меньший потенциал восстановления.
Поскольку
1,108 В > - 0,37 В, то есть
ЭДС > E(Ni (2+)/Ni) и
0,799 B > - 0,37 B, то есть
Eo(Ag(+)/Ag) > E(Ni (2+)/ Ni), где
Eo(Ag(+)/Ag) = 0,799 B
то катодом в данном гальваническом элементе является окислительно-восстановительная система Ag(+)/Ag, а анодом - окислительно-восстановительная система Ni /Ni(2+).
Катод (+) Ag(+) + e = Ag | 2
Анод (–) Ni + 2e = Ni(2+) | 1
Суммарная реакция в ионном виде
2Ag(+) + Ni = 2Ag↓ + Ni(2+)
ЭДС элемента
Е = Ек – Еа = E(Ag(+)/Ag) - E(Ni(2+)/Ni)
Отсюда
E(Ag(+)/Ag) = Е + E(Ni(2+)/Ni) = 1,108 + (- 0,37) = 0,738 В
Уравнение Нернста для окислительно-восстановительной реакции при температуре 25 С
Ag(+) + e = Ag
E(Ag(+)/Ag) = Eo(Ag(+)/Ag) + 0,059*lg [Ag(+)] = 0,799 + 0,059*lg [Ag(+)] = 0,738 В
Отсюда
lg [Ag(+)] = [0,738 - 0,799]/0,059 ≈ - 1,0
Молярная концентрация ионов серебра в растворе.
[Ag(+)] = 10^(-1,0) = 0,1 моль/л