Окислительно-восстановительные равновесия

1. Может ли металлический свинец вытеснить медь (или медь вытеснить железо) из растворов их солей?

2. Какие из следующих металлов Sn, Cu, Al, Hg способны вытеснять водород из кислот?

3.Можно ли действием K₂Cr₂O₇ в кислой среде окислить: а) Fe²⁺ до Fe³⁺; б)AsO₂^- до AsO₄^3-; в)Mn²⁺ до MnO₄^-; г) SO₃^2- до SO₄^2-; д) SO₄^2- до S₂O₈^2-?

4. Можно ли действием нитрита натрия в кислой среде восстановить: а) MnO₄^- до Mn²⁺; б) Zn²⁺ до Zn; в) ClO₃^- до Cl^-; г) Cr₂O₇^2- до Cr³⁺?

5. Что произойдет, если на подкисленный раствор Fe₂(SO₄)₃ подействовать металлическим алюминием – будет ли Fe³⁺ восстанавливаться до Fe²⁺ или металлического железа?

6. К раствору, содержащему ионы AsO₃^3- и SO₃^2- в кислой среде добавили Н₂О₂. Какой из этих анионов будет окисляться в первую очередь? Написать реакции окисления-восстановления и уравнять с помощью электронно-ионных схем.

7. Возможно ли окисление кислородом ионов Fe²⁺, I^-, Cl^- в кислом растворе? Решите вопрос об очередности течения реакций. Напишите реакции.

8. Пользуясь таблицей окислительно-восстановительных потенциалов, предложите реагенты для окисления: а) NO₂^- до NO₃^-; б) AsO₃^3- до AsO₄^3-; в) Mn²⁺ до MnO(OH)₂; г) Cr³⁺ до CrO₄^2-.

9. Как влияет кислотность раствора на окислительно-восстановительный потенциал систем: а) MnO₄^-/Mn²⁺; б) SO₄^2-/H₂S; в) AsO₄^3-/AsO₃^3-. Написать уравнения Нернста для этих систем.

10. Чему равен окислительно-восстановительный потенциал системы Mn²⁺/Mn при [Mn²⁺] = 0,005 моль/л?

Ответ: Е = -1,26 В

11. Чему равен окислительно-восстановительный потенциал системы Sn⁴⁺/Sn²⁺ при [Sn²⁺] = 0,1 моль/л и [Sn⁴⁺] = 0,001 моль/л?

Ответ: Е = +0,09 В

12. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал системы, полученной при добавлении к 80 мл 0,05 М раствора CoCl₃ 40 мл 0,2 М раствора CoCl₂.

Ответ: Е = +1,93 В

13. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал системы, полученной при сливании равных объёмов 0,1 М раствора CеCl₃ и 0,2 М раствора CеCl₄.

Ответ: Е = +1,76 В

14. Рассчитать ЭДС и определить направление тока в цепи гальванического элемента, составленного из окислительно-восстановительных систем Sn⁴⁺/Sn²⁺ и Fe³⁺/Fe²⁺, если [Sn⁴⁺] = [Fe²⁺] = 0,01 моль/л, а [Sn²⁺] = [Fe³⁺] = 1 моль/л.

Ответ: ЭДС = 0,80 В

15. Вычислить окислительно-восстановительный потенциал в растворе, содержащем: а) 0,2 моль/л MnO₄^-, 0,4 моль/л Mn²⁺, 0,5 моль/л HNO₃; б) 1 моль/л MnO₄^-, 1 моль/л Mn²⁺, [H⁺] = 10^-1 моль/л. Как меняются окислительные свойства перманганат-иона при уменьшении кислотности среды?

Ответ: а) Е = +1,48 В; б) Е = +1,42 В; уменьшаются

16. Вычислить окислительно-восстановительный потенциал системы Cr₂O₇^2-/2Cr³⁺ при: а) [H⁺] = 0,1 моль/л; б) рН = 0. Для расчета принять [Cr₂O₇^2-] = [Cr³⁺] = 1 моль/л. Как меняются окислительные свойства дихромат-иона при увеличении кислотности среды?

Ответ: а) Е = +1,19 В; б) Е = +1,33 В; увеличиваются

17. Установить по значениям окислительно-восстановительных потенциалов направление реакции 2I^- + AsO₄^3- + 2H⁺ ↔ I₂ + AsO₃^3- + H₂O: а) при рН = 0; б) при рН = 8.

18. Рассчитать ЭДС и определить направление тока в цепи гальванического элемента:

Pt | Fe³⁺(10^-6M), Fe²⁺(0,01 M) || Cr₂O₇^2-(0,1 M), Cr³⁺(10^-6M), pH= 0| Pt

Ответ: ЭДС = 0,91 В

19. Рассчитать ЭДС и определить направление тока в цепи гальванического элемента:

Pt | Fe³⁺(0,1 M), Fe²⁺(0,05 M) || MnO₄^-(0,1 M), Mn²⁺(0,05 M), 1 M CH₃COOH| Pt

Ответ: ЭДС = 0,50 В

20. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал системы Ag⁺/Ag в 0,1 M растворе нитрата серебра и после добавления к нему иодоводородной кислоты до концентрации 1 моль/л. Как при этом изменились окислительные свойства ионов серебра?

Ответ: Е₁ = +0,74 В; Е₂ = -0,15 В; уменьшились

21. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал системы Нg₂²⁺/Нg в 0,01 M растворе нитрата ртути(I) и после добавления к нему эквивалентного количества хлороводородной кислоты. Как при этом изменились окислительные свойства ионов ртути?

Ответ: Е₁ = +0,73 В; Е₂ = +0,61 В; уменьшились

22. Рассчитать ЭДС и определить направление тока в цепи гальванического элемента:

Pt(Н₂) | HClO₄ (w= 5%)|| AgCl(насыщ.) | Ag

Ответ: ЭДС = 0,53 В

23. Рассчитать ЭДС и определить направление тока в цепи гальванического элемента:

Ag| AgNO₃(0,001 M) || KI(1 M), AgI| Ag

Ответ: ЭДС = 0,77 В

24. Какую массу твердого хлорида натрия необходимо добавить к 150 мл 0,5 М раствора нитрата серебра, чтобы понизить окислительно-восстановительный потенциал системы Ag⁺/Ag до 0,18 В?

Ответ: m(NaCl) = 54,4 г

25. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал системы Ag⁺/Ag в 0,05 M растворе нитрата серебра и после добавления к нему твердого цианида калия до концентрации 0,01 моль/л. Как при этом изменились окислительные свойства ионов серебра?

Ответ: Е₁ = +0,72 В; Е₂ = -0,21 В; уменьшились

26. Рассчитать окислительно-восстановительный потенциал системы Нg²⁺/Нg в 0,05 M растворе нитрата ртути(II) и после добавления к 1 л этого раствора 33,2 г твердого иодида калия. Как при этом изменились окислительные свойства ионов ртути?

Ответ: Е₁ = +0,81 В; Е₂ = +0,65 В; уменьшились

27. Пойдет ли реакция взаимодействия Ag⁺ cH₂, если в реакционную смесь к 0,001 моль/л Ag⁺ добавить 0,1 моль/л раствора KCN?

Ответ: Е = - 0,47 В; нет

28. Вычислить окислительно-восстановительный потенциал системы Cu²⁺/Cu в растворе, содержащем 0,1 моль/л сульфата меди и 2 моль/л аммиака.

Ответ: Е = -0,063 В

29. Рассчитать ЭДС и определить направление тока в цепи гальванического элемента:

Ag | AgNO₃ (0,1 M), KCN (1,2 M)|| AgNO₃(0,1 M) | Ag

Ответ: ЭДС = 1,17 В

30. Рассчитать стандартный окислительно-восстановительный потенциал системы:

[Cu(NH₃)₄]²⁺ + e^- ↔ [Cu(NH₃)₂]⁺ + 2NH₃

Как повлияет присутствие аммиака на восстановительные свойства ионов меди(I)?

Ответ: Е = +0,08 В; увеличит

31. Вычислить константу равновесия окислительно-восстановительной реакции:

HNO₂ + NH₄⁺ ↔ N₂ + H⁺ + 2H₂O

Решить вопрос о возможности протекания этой реакции.

Ответ: K_р= 10⁶⁰; реакция идет в прямом направлении

32. Рассчитать константу равновесия реакции Sn + Pb²⁺ ↔ Sn²⁺ + Pb и [Sn²⁺] и [Pb²⁺] в растворе, если к 0,1 М раствору соли свинца добавили металлическое олово. Можно ли полностью вытеснить оловом свинец из его соли?

Ответ: K_р = 3; [Sn²⁺] = 0,075 моль/л; [Pb²⁺] = 0,025 моль/л; нет

33. Вычислить константу равновесия окислительно-восстановительной реакции. Решить вопрос о направлении протекания реакции: 2Сr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O↔ Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺

Ответ: K_р= 1,1×10^-57; реакция идет в обратном направлении

34. Рассчитать константу равновесия и решить вопрос о направлении протекания реакции:

5MnO₂ + 4H⁺ ↔ 2MnO₄^- + 3Mn²⁺ + 2H₂O

Возможно ли диспропорционирование MnO₂ на MnO₄^- и Mn²⁺ в кислой среде?

Ответ: K_p = 1,7 × 10^-47; нет

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

1. Что является задачей качественного анализа?

2. Какие химические реакции называются аналитическими? Какими внешними эффектами они сопровождаются?

3. Опишите технику выполнения качественных реакций в пробирке, капельных и микрокристаллоскопических реакций.

4. Какие условия требуется контролировать при проведении аналитических реакций?

5. Что такое предел обнаружения (чувствительность) аналитической реакции? Концентрационный и массовый пределы обнаружения, их взаимосвязь.

6. Селективные и специфические аналитические реакции, дробный метод анализа.

7. Систематический ход анализа, групповые реагенты и требования к ним.

8. Разделение катионов на аналитические группы по сероводородной (сульфидной) классификации. Назовите групповые реагенты, используемые в этой классификации.

9. Разделение катионов на аналитические группы по кислотно-основной классификации. Назовите групповые реагенты, используемые в этой классификации.

10. Дайте общую характеристику катионов I и II аналитических групп.

11. Назовите групповой реагент на II аналитическую группу и охарактеризуйте механизм его действия.

12. В чем растворяют карбонаты катионов II аналитической группы? Напишите уравнения реакций растворения в ионном виде.

13. Опишите реакции обнаружения катионов I аналитической группы, условия их протекания и технику выполнения.

14. Опишите реакции обнаружения катионов II аналитической группы, условия их протекания и технику выполнения.

15. Нарисуйте и объясните схему хода анализа катионов I и II аналитических групп.

16. Дайте общую характеристику катионов III аналитической группы.

17. Назовите групповой реагент на III аналитическую группу и охарактеризуйте механизм его действия.

18. Охарактеризуйте растворимость сульфидов катионов III аналитической группы в кислотах. Напишите уравнения реакций в ионном виде.

19. Охарактеризуйте действие щелочей на катионы III аналитической группы. Напишите уравнения реакций в ионном виде.

20. Опишите реакции обнаружения катионов III аналитической группы, условия их протекания и технику выполнения.

21. Дайте общую характеристику катионов IV и V аналитических групп.

22. Назовите групповой реагент на IV аналитическую группу и охарактеризуйте механизм его действия.

23. Охарактеризуйте растворимость сульфидов катионов IV аналитической группы в кислотах. Напишите уравнения реакций в ионном виде.

24. Назовите групповой реагент на V аналитическую группу и охарактеризуйте свойства хлоридов катионов V аналитической группы. Напишите уравнения реакций в ионном виде.

25. Опишите реакции обнаружения катионов IV аналитической группы, условия их протекания и технику выполнения.

26. Опишите реакции обнаружения катионов V аналитической группы, условия их протекания и технику выполнения.

27. Нарисуйте и объясните схему хода анализа катионов IV и V аналитических групп.