Тема 9. ряд стандартних електродних

ПОТЕНЦАЛІВ МЕТАЛІВ

Завдання 1.Платівки з нікелю занурені у водні розчини солей: MgSO4, NaCI, АІСІ3 і CuSO4.

З якими солями нікель буде реагувати?

Розв’язок

Умовою перебігу реакції між металом і сіллю є:

φокисника(ох) має бути більше за φвідновника (red).

Метал при взаємодії з сіллю буде відновником, а йон металу в солі – окисником.

В запропонованих солях тільки електродний потенціал міді відповідає вказаній умові (див.ряд стандартних електродних потенціалів), тому нікель буде реагувати з купрум(ІІ) сульфатом.

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru

Складаємо електронні рівняння:

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru

Реакція можлива.

ТЕМА 10. ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

Завдання 1. В якій схемі гальванічного елемента залізо слугує катодом?

  1. FeUFeSO4UCuSO4UCu;
  2. FeUFeSO4UZnSO4UZn;
  3. FeUH2SO4UCu.

Розв’язок

В гальванічному елементі більш активний метал, який має меншу алгебраїчну величину стандартного електродного потенціалу, слугує анодом (від’ємним електродом), а менш активний метал – катодом (додатнім електродом).

В запропонованих схемах гальванічних елементів тільки цинк має меншу величину стандартного потенціалу в порівнянні з залізом (див.ряд стандартних потенціалів).

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru

Цій умові відповідає схема:

(-)ZnUZnSO4UFeSO4UFe (+)

При роботі цього гальванічного елемента відбуваютьсятакі півреакції:

A(-)Zn0 - 2b ºZn2+;

K(+)Fe2+ +2bºFe0.

Zn + Fe2+ = Zn2+ + Fe; Zn + FeSO4 = ZnSO4 + Fe

Більш активний метал витісняє менш активні з розчину солі.

Завдання 2.Визначити електрорушійну силу (е.р.с.) гальванічного елемента, представленого схемою:

(-)ZnUZnSO4UCuSO4UCu(+).

а) при стандартних умовах:

CM(Zn2+) = CM(Cu2+) = 1 моль/л;

б) якщо СM(Zn2+) = 0,01 моль/л, CM(Cu2+) = 0,1 моль/л.

Розв’язок

Якщо умови стандартні, то е.р.с. гальванічного елемента дорівнює різниці стандартних електродних потенціалів: від потенціалу окисника віднімають потенціал відновника.

В запропонованому гальванічному елементі Zn є відновником, а йон Cu2+ - окисником.

Отже, за стандартних умов е.р.с. = тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru =

= 0,34В - (-0,76В) = 1,1В.

За нестандартних умов необхідно спочатку за фомулою Нернста обчислити електродні потенціали металів для заданих концентрацій солей, а потім знайти їх різницю.

Формула Нернста має такий вигляд:

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru .

Визначимо тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru і тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru :

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru .

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru .

е.р.с.= тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru .

ТЕМА 11. КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ І ЗАХИСТ

ВІД КОРОЗІЇ

Завдання 1.Який метал буде кородувати в парі залізо – нікель в: а) кислому середовищі, б) в нейтральному середовищі.

Розв’язок

В кислому середовищі утвориться гальванічна пара, в якій залізо, к більш активний метал, буде анодом, а нікель – катодом.

Електролітом буде кислота, наприклад, H2SO4.

(-)FeUH2SO4UNi(+)

(-)Fe - 2b ºFe2+

(+)2H+ + 2b ºH2

Fe + 2H+ = Fe2+ + H2

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2.

Залізо витісняє водень з кислоти. Водень виділяється на нікелі.

В нейтральному середовищі окисником є кисень, розчинений у воді. Схема гальванопари буде мати вигляд:

(-)FeUH2O³ O2UNi(+)

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru

Сумарне рівняння реакції: 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2, але Fe(OH)2 окиснюється в Fe(OH)3 за реакцією:

4Fe(OH)2 + 2H2O = 4Fe(OH)3.

Fe(OH)3 частково втрачає воду і утворюється бура іржа:

Fe(OH)3 = FeOOH + H2O

2FeOOH = Fe2O3 . НО - іржа.

ТЕМА 12. ТВЕРДІСТЬ ВОДИ

Завдання 1.Обчислити, яку масу соди Na2CO3 необхідно додати до 1 м3, щоб усунути її твердість, що дорівнює 5 ммоль-екв/л?

Розв’язок

В 1 м3 води міститься 5 ммоль-екв . 1000 = 5000 ммоль-екв солей, що зумовлюють твердість.

З закону еквівалентів випливає, що соди треба додати до води таку ж кількість.

M(Na2CO3) = 2 . 23 + 12 + 16 . 3 = 106 (г/моль)

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru (г/моль)

1ммоль-екв Na2CO3 - 53 мг

5000 ммоль-екв Na2CO3 - X

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru мг = 265 г.

Для розв’язання задачі можна скористатись формулою:

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru (ммоль-екв/л),

де: m – маса речовини, яку необхідно додати для усунення твердості; МЕ – молярна маса еквівалента цієї речовини, V – об’єм води.

З формули визначаємо масу речовини:

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru .

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru (г/моль).

тема 9. ряд стандартних електродних - student2.ru (г).

ЛІТЕРАТУРА

1. І.Є.Манековська. Хімія. Навчальний посібник. Рівне: НУВГП, 2010. – 250 с.

2. І.Є.Манековська, М.В.Яцков. Хімія, частина 1 (загально-теоретична). Навчальний посібник. Рівне: НУВГП, 2004.- 193 с.

3. І.Є.Манековська, М.В.Яцков. Хімія, частина ІІ (Хімія елементів). Навчальний посібник. Рівне: НУВГП, 2004.- 193 с.

4. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. – К.: Наукова думка, 1987. – 829 с.

5. Корнілов М.Ю. Термінологічний посібник з хімії. – К.: ІЗМН, 1996. – 256 с.

Наши рекомендации