У порожню чисту пробирку налыйте близько 2 мл хлориднои кыслоты та выпробуйте ии индыкаторы (метиловый оранжевый, лакмусовая або универсальным индекатерным папирцем) як зминився количество индикатора?
РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ “ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ”
(для нехимических специальностей)
1. Определите, какой из электродов является катодом в гальваническом элементе, образованном стандартными электродами:
Ag|Ag+ или Mn|Mn2+ ;
Co|Co2+ или Na|Na+.
Решение.
Катодом (т.е. электродом, на котором протекает процесс восстановления) в гальваническом элементе будет электрод, имеющий большее значение стандартного электродного потенциала (см. таблицу 4 приложения).
E0Ag|Ag+ = 0,799 В; E0Mn|Mn2+ = –1,179 В. В данной паре катодом является Ag|Ag+.
Схема гальванического элемента:
A (–) Mn|Mn2+ || Ag+ |Ag (+) K
E0Co|Co2+ = – 0,277 В; E0Na|Na+ = –2,714 В. В данной паре катодом является Co|Co2+ .
Cхема гальванического элемента:
A (–) Na|Na+ || Co2+| Co (+) K
2. На основании стандартных электродных потенциалов (таблица 4 приложения) определите, какой из следующих гальванических элементов имеет наибольшую ЭДС:
а) Zn|Zn2+ || Ni2+|Ni; б) Cd|Cd2+|| Ni2+|Ni
в) Al|Al3+|| Ni2+|Ni ; г) Mg|Mg2+|| Ni2+|Ni .
Решение.
ЭДС гальванического элемента можно рассчитать как разность потенциалов:
ЭДС = EК – ЕА
Данные гальванические элементы составлены из стандартных электродов, поэтому:
В случае г) ЭДС гальванического элемента будет наибольшей.
3. Вычислите электродный потенциал магния погруженного в раствор MgSO4 с концентрацией ионов Mg2+, равной 0,01 моль/л.
Вычисление электродного потенциала металла при любой концентрации его ионов (моль/л) в растворе производится по уравнению Нернста. Для магниевого электрода:
E = E0 + = –2,363 + = –2,422 В.
4. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из двух электродов: Ti | Ti2+ (0,01 моль/л) || Ni2+ (1 моль/л) | Ni.
ЭДС гальванического элемента можно рассчитать как разность потенциалов:
ЭДС = EК – ЕА
В данном гальваническом элементе катод - Ni2+ |Ni , а анод - Ti|Ti2+ .
Схема гальванического элемента:
А (–) Ti | Ti2+ || Ni2+ | Ni (+) К
Процессы на электродах:
(–) А: Ti – 2e- = Ti2+;
(+) K: Ni2+ + 2e- = Ni.
По уравнению Нернста рассчитываем значение электродного потенциала анода.
E Ti|Ti2+ = E0 Ti|Ti2+ + = –1,630 + = –1,689 В;
Значение электродного потенциала катода равно величине стандартного электродного потенциала никелевого электрода, так как концентрация ионов Ni2+ в растворе составляет 1 моль/л.
E Ni|Ni2+ = E0 Ni|Ni2+ = – 0,250 В;
ЭДС = –0,250 – ( –1,689) = 1,439 В.
5. Какой из следующих процессов протекает при электролизе водного раствора NaI на графитовом аноде?
При электролизе водных растворов солей в нейтральной среде на аноде возможны два процесса окисления:
1. процесс окисления анионов соли (кислотного остатка) :
2I– – 2e- = I2
2. процесс электрохимического окисления молекул воды:
2H2O – 4e- = O2 + 4H+.
В данном случае на аноде при электролизе будут окисляться иодид-анионы, т.к. для электрохимического окисления воды необходима большая положительная поляризация анода.
ответ: 2I– – 2e- = I2
6. Какое вещество и в каком количестве выделится на катоде при электролизе раствора Hg(NO3)2 (анод графитовый) в течение 10 минут при силе тока 8А?
При электролизе водных растворов солей в нейтральной среде на катоде возможно протекание двух восстановительных процессов. Один из них – восстановление катионов металла:
Hg2+ + 2e- = Hg .
Другой возможный процесс – восстановление водорода из молекул воды:
2H2O + 2e- = H2 + 2OH– .
В данном случае на катоде будут восстанавливаться катионы ртути, т.к. этот металл входит в группу малоактивных металлов, и для его восстановления необходима меньшая отрицательная поляризация электрода, чем для восстановления водорода.
На катоде: Hg2+ + 2e- = Hg;
Количество выделившейся ртути, согласно законам Фарадея, равно:
М'який сріблясто-білий метал. Хімічно дуже активний, сильний відновник, на повітрі легко окиснюється. Відкритий англійським хіміком Гемфрі Деві 1807 року. Густина 0,856. Температура плавлення 63,55 °C, температура кипіння 760 °C. Твердість за Брінеллем 400 кПа. Металічний калій легко ріжеться ножем.
Калій — один з найпоширеніших петрогенних елементів земної кори — 2,5 % (за масою). Найважливіші мінерали: сильвін, карналіт, каїніт, лангбейніт. Вміст калію в ультраосновних гірських породах 0,03 %, в основних 0,83 %, середніх 2,3 %, в кислих 3,34 %. Максимальні концентрації калію (до 7 %) виявлені в лужних породах агпаїтового ряду. Головні калійні мінерали в цих породах лужні польові шпати, слюда, нефелін, лейцит.
При випаровуванні морської води в осад випадають такі мінерали калію: сильвініт, карналіт, каїніт, полігаліт. Внаслідок інтенсивного випаровування морської води в минулі геологічні епохи, особливо в пермський період, були утворені великі родовища калійних солей.
РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ “ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ”
(для нехимических специальностей)
1. Определите, какой из электродов является катодом в гальваническом элементе, образованном стандартными электродами:
Ag|Ag+ или Mn|Mn2+ ;
Co|Co2+ или Na|Na+.
Решение.
Катодом (т.е. электродом, на котором протекает процесс восстановления) в гальваническом элементе будет электрод, имеющий большее значение стандартного электродного потенциала (см. таблицу 4 приложения).
E0Ag|Ag+ = 0,799 В; E0Mn|Mn2+ = –1,179 В. В данной паре катодом является Ag|Ag+.
Схема гальванического элемента:
A (–) Mn|Mn2+ || Ag+ |Ag (+) K
E0Co|Co2+ = – 0,277 В; E0Na|Na+ = –2,714 В. В данной паре катодом является Co|Co2+ .
Cхема гальванического элемента:
A (–) Na|Na+ || Co2+| Co (+) K
2. На основании стандартных электродных потенциалов (таблица 4 приложения) определите, какой из следующих гальванических элементов имеет наибольшую ЭДС:
а) Zn|Zn2+ || Ni2+|Ni; б) Cd|Cd2+|| Ni2+|Ni
в) Al|Al3+|| Ni2+|Ni ; г) Mg|Mg2+|| Ni2+|Ni .
Решение.
ЭДС гальванического элемента можно рассчитать как разность потенциалов:
ЭДС = EК – ЕА
Данные гальванические элементы составлены из стандартных электродов, поэтому:
а) ЭДС = Е0 Ni|Ni2+ – Е0Zn|Zn2+ = – 0,250 – (–0,763) = 0,513 В;
б) ЭДС = Е0 Ni|Ni2+ – Е0Cd|Cd2+ = – 0,250 – (–0,403) = 0,153 В;
в) ЭДС = Е0 Ni|Ni2+ – Е0Al|Al3+ = –0,250 – (–1,663) = 1,413 В;
г) ЭДС = Е0 Ni|Ni2+ – Е0Mg|Mg2+ = –0,250 –(–2,363) = 2,113 В.
В случае г) ЭДС гальванического элемента будет наибольшей.
3. Вычислите электродный потенциал магния погруженного в раствор MgSO4 с концентрацией ионов Mg2+, равной 0,01 моль/л.
Вычисление электродного потенциала металла при любой концентрации его ионов (моль/л) в растворе производится по уравнению Нернста. Для магниевого электрода:
E = E0 + = –2,363 + = –2,422 В.
4. Вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из двух электродов: Ti | Ti2+ (0,01 моль/л) || Ni2+ (1 моль/л) | Ni.
ЭДС гальванического элемента можно рассчитать как разность потенциалов:
ЭДС = EК – ЕА
В данном гальваническом элементе катод - Ni2+ |Ni , а анод - Ti|Ti2+ .
Схема гальванического элемента:
А (–) Ti | Ti2+ || Ni2+ | Ni (+) К
Процессы на электродах:
(–) А: Ti – 2e- = Ti2+;
(+) K: Ni2+ + 2e- = Ni.
По уравнению Нернста рассчитываем значение электродного потенциала анода.
E Ti|Ti2+ = E0 Ti|Ti2+ + = –1,630 + = –1,689 В;
Значение электродного потенциала катода равно величине стандартного электродного потенциала никелевого электрода, так как концентрация ионов Ni2+ в растворе составляет 1 моль/л.
E Ni|Ni2+ = E0 Ni|Ni2+ = – 0,250 В;
ЭДС = –0,250 – ( –1,689) = 1,439 В.
5. Какой из следующих процессов протекает при электролизе водного раствора NaI на графитовом аноде?
а) Na – e- = Na+; б) 2I– – 2e- = I2 ;
в) 4OH– – 4e- = 2H2O + O2; г) 2H2O – 4e- = O2 + 4H+ ;.
При электролизе водных растворов солей в нейтральной среде на аноде возможны два процесса окисления:
1. процесс окисления анионов соли (кислотного остатка) :
2I– – 2e- = I2
2. процесс электрохимического окисления молекул воды:
2H2O – 4e- = O2 + 4H+.
В данном случае на аноде при электролизе будут окисляться иодид-анионы, т.к. для электрохимического окисления воды необходима большая положительная поляризация анода.
ответ: 2I– – 2e- = I2
6. Какое вещество и в каком количестве выделится на катоде при электролизе раствора Hg(NO3)2 (анод графитовый) в течение 10 минут при силе тока 8А?
При электролизе водных растворов солей в нейтральной среде на катоде возможно протекание двух восстановительных процессов. Один из них – восстановление катионов металла:
Hg2+ + 2e- = Hg .
Другой возможный процесс – восстановление водорода из молекул воды:
2H2O + 2e- = H2 + 2OH– .
В данном случае на катоде будут восстанавливаться катионы ртути, т.к. этот металл входит в группу малоактивных металлов, и для его восстановления необходима меньшая отрицательная поляризация электрода, чем для восстановления водорода.
На катоде: Hg2+ + 2e- = Hg;
Количество выделившейся ртути, согласно законам Фарадея, равно:
mHg = I t (сек)= · 8 · 600 = 5 г.
К следующему разделу
К оглавлению
© А.И. Хлебников, И.Н. Аржанова, О.А. Напилкова
М'який сріблясто-білий метал. Хімічно дуже активний, сильний відновник, на повітрі легко окиснюється. Відкритий англійським хіміком Гемфрі Деві 1807 року. Густина 0,856. Температура плавлення 63,55 °C, температура кипіння 760 °C. Твердість за Брінеллем 400 кПа. Металічний калій легко ріжеться ножем.
Калій — один з найпоширеніших петрогенних елементів земної кори — 2,5 % (за масою). Найважливіші мінерали: сильвін, карналіт, каїніт, лангбейніт. Вміст калію в ультраосновних гірських породах 0,03 %, в основних 0,83 %, середніх 2,3 %, в кислих 3,34 %. Максимальні концентрації калію (до 7 %) виявлені в лужних породах агпаїтового ряду. Головні калійні мінерали в цих породах лужні польові шпати, слюда, нефелін, лейцит.
При випаровуванні морської води в осад випадають такі мінерали калію: сильвініт, карналіт, каїніт, полігаліт. Внаслідок інтенсивного випаровування морської води в минулі геологічні епохи, особливо в пермський період, були утворені великі родовища калійних солей.