Для гальванического элемента принята следующая форма записи (на примере элемента Даниэля):
Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu,
где вертикальная линия | обозначает границу раздела фаз, а двойная вертикальная линия || - солевой мостик. Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом. Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева.
Электродные полуреакции принято записывать как реакции восстановления (таблица 12.1), поэтому общая реакция в гальваническом элементе записывается как разность между реакциями на правом и левом электродах:
Правый электрод: Cu2+ + 2e = Cu
Левый электрод: Zn2+ + 2e = Zn
Общая реакция: Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
Потенциал E электрода рассчитывается по формуле Нернста:
,
где aOx и aRed - активности окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции; Eo - стандартный потенциал электрода (при aOx = aRed =1); n - число электронов, участвующих в полуреакции; R - газовая постоянная; T - абсолютная температура; F - постоянная Фарадея. При 25o C
Стандартные электродные потенциалы электродов измеряются относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого принят равным нулю. Значения некоторых стандартных электродных потенциалов приведены в таблице 12.1.
Электродвижущая сила (ЭДС) элемента равна разности потенциалов правого и левого электродов:
E = EП - EЛ.
Если ЭДС элемента положительна, то реакция (так, как она записана в элементе) протекает самопроизвольно. Если ЭДС отрицательна, то самопроизвольно протекает обратная реакция.
Стандартная ЭДС равна разности стандартных потенциалов:
Качественные реакции на анион Cl⁻ 1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает белый осадок, нерастворимый в разбавленной азотной кислоте, но растворимый в растворе аммиака и тиосульфата натрия. Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓ AgCl + HNO₃(разб.) ↛ AgCl + 2NH₃(водн.) → [Ag(NH₃)₂]Cl AgCl + 2Na₂S₂O₃(водн.) → Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaCl 2) При добавлении холодного раствора соли свинца (II) выпадает белый осадок, который растворяется в горячей воде и снова выпадает при охлаждении раствора. Pb²⁺ + 2Cl⁻ → PbCl₂↓ (растворим в горячей воде)
Качественные реакции на анион Br⁻ 1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает светло-желтый (почти белый) осадок, нерастворимый в разбавленной азотной кислоте, но растворимый в концентрированном растворе аммиака и тиосульфата натрия. Ag⁺ + Br⁻ → AgBr↓ AgBr + HNO₃(разб.) ↛ AgBr + 2NH₃(водн., конц.) → [Ag(NH₃)₂]Br AgBr + 2Na₂S₂O₃(водн.) → Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaBr 2) При добавлении холодного раствора соли свинца (II) выпадает белый осадок, который растворяется в горячей воде и снова выпадает при охлаждении раствора. Pb²⁺ + 2Br⁻ → PbBr₂↓ (растворим в горячей воде)
Качественные реакции на анион I⁻ 1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает желтый осадок, нерастворимый в разбавленной азотной кислоте и растворе аммиака, но растворимый в растворе тиосульфата натрия. Ag⁺ + I⁻ → AgI↓ AgI + HNO₃(разб.) ↛ AgI + 2NH₃(водн., конц.) ↛ AgI + 2Na₂S₂O₃(водн.) → Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaI 2) При добавлении холодного раствора соли свинца (II) выпадает желтый осадок, который растворяется в горячей воде и снова выпадает при охлаждении раствора (реакция "Золотого дождя"). Pb²⁺ + 2I⁻ → PbI₂↓ (растворим в горячей воде)
Качественные реакции на анион CO₃²⁻ 1) Добавление растворимой соли кальция (или бария) вызывает выпадение белого осадка, который растворяется в кислотах с выделением бесцветного газа без запаха. Ca²⁺ (Ba²⁺) + CO₃²⁻ → CaCO₃↓ (BaCO₃↓) CaCO₃↓ (BaCO₃↓) + 2H⁺ → Ca²⁺ (Ba²⁺) + H₂O + CO₂↑ 2) Добавление кислоты вызывает выделение бесцветного газа без запаха. CO₃²⁻ + 2H⁺ → H₂O + CO₂↑
Качественные реакции на анион SO₄²⁻ 1) Добавление растворимой соли бария вызывает выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах и щелочах. Ba²⁺ + SO₄²⁻→ BaSO₄↓ BaSO₄ + H⁺ ↛ BaSO₄ + OH⁻ ↛
Качественные реакции на анион PO₄³⁻ 1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает желтый осадок, растворимый в кислотах и растворе аммиака. 3Ag⁺ + PO₄³⁻ → Ag₃PO₄↓ Ag₃PO₄ + 2HNO₃ → AgH₂PO₄ + 2AgNO₃ Ag₃PO₄ + 9NH₃(водн.) → [Ag(NH₃)₂]₃PO₄ 2) При добавлении "молибденовой жидкости" (смесь молибдата аммония (NH₄)₂MoO₄ и азотной кислоты HNO₃) выпадает желтый осадок сложного фосфор-молибдата аммония. H₃PO₄ (среда кислая, поэтому запишем кислоту) + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃ → (NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀]·2H₂O↓ + 21NH₄NO₃ + 10H₂O
Объяснение:
Для гальванического элемента принята следующая форма записи (на примере элемента Даниэля):
Zn | ZnSO4 || CuSO4 | Cu,
где вертикальная линия | обозначает границу раздела фаз, а двойная вертикальная линия || - солевой мостик. Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом; электрод, на котором происходит восстановление, называется катодом. Гальванический элемент принято записывать так, чтобы анод находился слева.
Электродные полуреакции принято записывать как реакции восстановления (таблица 12.1), поэтому общая реакция в гальваническом элементе записывается как разность между реакциями на правом и левом электродах:
Правый электрод: Cu2+ + 2e = Cu
Левый электрод: Zn2+ + 2e = Zn
Общая реакция: Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+
Потенциал E электрода рассчитывается по формуле Нернста:
,
где aOx и aRed - активности окисленной и восстановленной форм вещества, участвующего в полуреакции; Eo - стандартный потенциал электрода (при aOx = aRed =1); n - число электронов, участвующих в полуреакции; R - газовая постоянная; T - абсолютная температура; F - постоянная Фарадея. При 25o C
Стандартные электродные потенциалы электродов измеряются относительно стандартного водородного электрода, потенциал которого принят равным нулю. Значения некоторых стандартных электродных потенциалов приведены в таблице 12.1.
Электродвижущая сила (ЭДС) элемента равна разности потенциалов правого и левого электродов:
E = EП - EЛ.
Если ЭДС элемента положительна, то реакция (так, как она записана в элементе) протекает самопроизвольно. Если ЭДС отрицательна, то самопроизвольно протекает обратная реакция.
Стандартная ЭДС равна разности стандартных потенциалов:
.
1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает белый осадок, нерастворимый в разбавленной азотной кислоте, но растворимый в растворе аммиака и тиосульфата натрия.
Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓
AgCl + HNO₃(разб.) ↛
AgCl + 2NH₃(водн.) → [Ag(NH₃)₂]Cl
AgCl + 2Na₂S₂O₃(водн.) → Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaCl
2) При добавлении холодного раствора соли свинца (II) выпадает белый осадок, который растворяется в горячей воде и снова выпадает при охлаждении раствора.
Pb²⁺ + 2Cl⁻ → PbCl₂↓ (растворим в горячей воде)
Качественные реакции на анион Br⁻
1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает светло-желтый (почти белый) осадок, нерастворимый в разбавленной азотной кислоте, но растворимый в концентрированном растворе аммиака и тиосульфата натрия.
Ag⁺ + Br⁻ → AgBr↓
AgBr + HNO₃(разб.) ↛
AgBr + 2NH₃(водн., конц.) → [Ag(NH₃)₂]Br
AgBr + 2Na₂S₂O₃(водн.) → Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaBr
2) При добавлении холодного раствора соли свинца (II) выпадает белый осадок, который растворяется в горячей воде и снова выпадает при охлаждении раствора.
Pb²⁺ + 2Br⁻ → PbBr₂↓ (растворим в горячей воде)
Качественные реакции на анион I⁻
1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает желтый осадок, нерастворимый в разбавленной азотной кислоте и растворе аммиака, но растворимый в растворе тиосульфата натрия.
Ag⁺ + I⁻ → AgI↓
AgI + HNO₃(разб.) ↛
AgI + 2NH₃(водн., конц.) ↛
AgI + 2Na₂S₂O₃(водн.) → Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + NaI
2) При добавлении холодного раствора соли свинца (II) выпадает желтый осадок, который растворяется в горячей воде и снова выпадает при охлаждении раствора (реакция "Золотого дождя").
Pb²⁺ + 2I⁻ → PbI₂↓ (растворим в горячей воде)
Качественные реакции на анион CO₃²⁻
1) Добавление растворимой соли кальция (или бария) вызывает выпадение белого осадка, который растворяется в кислотах с выделением бесцветного газа без запаха.
Ca²⁺ (Ba²⁺) + CO₃²⁻ → CaCO₃↓ (BaCO₃↓)
CaCO₃↓ (BaCO₃↓) + 2H⁺ → Ca²⁺ (Ba²⁺) + H₂O + CO₂↑
2) Добавление кислоты вызывает выделение бесцветного газа без запаха.
CO₃²⁻ + 2H⁺ → H₂O + CO₂↑
Качественные реакции на анион SO₄²⁻
1) Добавление растворимой соли бария вызывает выпадение белого осадка, нерастворимого в кислотах и щелочах.
Ba²⁺ + SO₄²⁻→ BaSO₄↓
BaSO₄ + H⁺ ↛
BaSO₄ + OH⁻ ↛
Качественные реакции на анион PO₄³⁻
1) При добавлении растворимой соли серебра (чаще всего AgNO₃) выпадает желтый осадок, растворимый в кислотах и растворе аммиака.
3Ag⁺ + PO₄³⁻ → Ag₃PO₄↓
Ag₃PO₄ + 2HNO₃ → AgH₂PO₄ + 2AgNO₃
Ag₃PO₄ + 9NH₃(водн.) → [Ag(NH₃)₂]₃PO₄
2) При добавлении "молибденовой жидкости" (смесь молибдата аммония (NH₄)₂MoO₄ и азотной кислоты HNO₃) выпадает желтый осадок сложного фосфор-молибдата аммония.
H₃PO₄ (среда кислая, поэтому запишем кислоту) + 12(NH₄)₂MoO₄ + 21HNO₃ → (NH₄)₃[PMo₁₂O₄₀]·2H₂O↓ + 21NH₄NO₃ + 10H₂O