Пример

Пример.

Электродный потенциал растворения металла, погружённого в раствор его соли, измеренный в стандартных условиях по отношению к потенциалу стандартного водородного электрода, называется стандартным потенциалом.

Стандартные условия: С = 1 моль/л, t = 23 – 25^oC, P = 1 атм.

Расположив металлы в ряд по мере увеличения их стандартных электродных потенциалов (e⁰), получим ряд, называемый рядом стандартных электродных потенциалов металлов. Положение металла в этом ряду характеризует его химическую активность в растворе.

В начале ряда помещены активные металлы с малым значением потенциала. Малоактивные металлы располагаются после водорода и имеют положительные значения потенциалов. Между активными металлами и мало активными располагаются металлы средней активности (условно от марганца e⁰_Mn²⁺_/Mn = -1.18В до H.

Стандартные потенциалы металлических электродов приводятся в таблице (t=25^оС).

Таблица 1.

Электрод	Е^0,В	Электрод	Е^0,В
Li / Li^+ Rb / Rb^+ K / K^+ Cs / Cs^+ Ba / Ba^2+ Sr / Sr^2+ Ca / Ca^2+ Na / Na^+ La / La^3+ Mg / Mg^2+ Sc / Sc^3+ Be / Be^2+ U / U^3+ Al / Al^3+ Ti / Ti^2+ Ti / Ti^4+ Mn / Mn^2+ V / V^2+ Cr / Cr^2+	-3.05 -2.93 -2.92 -2.92 -2.91 -2.89 -2.87 -2.71 -2.52 -2.36 -2.08 -1.85 -1.80 -1.66 -1.63 -1.23 -1.18 -1.17 -0.91	Zn / Zn^2+ Cr / Cr^3+ Fe / Fe^2+ Cd / Cd^2+ Tl / Tl^+ Co / Co^2+ Ni / Ni^2+ Sn / Sn^2+ Pb / Pb^2+ Fe / Fe^3+ H2 / 2H^+ Bi / Bi^3+ Cu / Cu^2+ Cu / Cu^+ Ag / Ag^+ Hg / Hg^2+ Pt / Pt2^+ Au / Au^3+ Au / Au^+	-0.76 -0.74 -0.44 -0.40 -0.34 -0.28 -0.25 -0.14 -0.13 -0.04 -0.00 +0.21 +0.34 +0.52 +0.80 +0.85 +1.19 +1.50 +1.70

Из этой таблицы следует:

1) чем меньше е⁰, тем металл химически активнее, тем он легче окисляется и труднее восстанавливается из своих ионов.

2) металлы, имеющие е⁰< 0 В вытесняют водород из разбавленных кислот, анионы которых не проявляют окислительных свойств (H₂SO₄,HCL и др.).

3) металлы вытесняют (восстанавливают) все другие металлы, имеющие более высокое значение е⁰ из растворов их солей.

4) чем больше разность потенциалов у двух металлов, тем больше величина ЭДС.

Будет ли взаимодействовать алюминий с раствором сульфата никеля?

Решение: по таблице находим

e⁰_Al⁺³_/Al = -1.66В

е⁰_Ni²⁺_/Ni = - 0.25В

Потенциал Al меньше, следовательно, алюминий более сильный восстановитель, чем никель, от него электроны будут переходить к ионам никеля:

2Al + 3NiSO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3Ni

Фактически протекает реакция:

2Al⁰ + 3Ni²⁺ = 2Al⁺³ + 3Ni

Цинк может вытеснять водород из растворов кислот, так как e⁰_Zn²⁺_/Zn равен -0,76В и меньше, чем потенциал водорода.

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Zn – 2e^- = Zn²⁺

2H⁺ + 2e^- = H₂

Медь не может вытеснять водород из растворов кислот, так как имеет потенциал +0,34, больше нуля.

Электродный потенциал зависит от природы металла температуры, концентрации ионов металла в растворе. Эта зависимость выражается уравнением Нернста:

, где

е⁰ –стандартный эдектродный потенциал;

n – число e-,принимающих участие в процессе;

С_Meⁿ⁺ - концентрация ионов металла в растворе.

Из формулы следует, что чем больше разбавленный раствор, тем более отрицательно значение потенциала металла.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

28. В два сосуда с голубым раствором CuSO₄ поместили в первый цинковую пластинку, во второй – серебряную пластинку. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадает? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующей реакции.

29. Увеличивается, уменьшается или остается без изменения масса кадмиевой пластинки при взаимодействии ее с растворами: a)AgNO₃; b)ZnSO₄; c) NiSO₄? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

30. Увеличивается, уменьшается или остается без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии с растворами: a) CuSO₄; b)MgSO₄; c)Pb(NO₃)₂? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

31. Рассчитайте электродные потенциалы магния в растворе его соли при концентрациях иона Mg²⁺ 0,1, 0,01, 0,001 моль/л

32. Вычислите потенциал водородного электрода погруженного в чистую воду; в раствор с PH=10,7

33. При какой концентрации ионов Zn²⁺ (в моль/л) потенциал цинкового электрода будет на 0.015 В меньше его стандартного электродного потенциала?

34. Стандартный электродный потенциал никеля больше, чем кобальта. Измениться ли это соотношение, если изменить потенциал никеля в растворе его ионов с концентрацией 0.001 моль/л, а потенциал кобальта – в растворе с концентрацией 0.1 моль/л?

35. Магниевую пластинку опустили в раствор его соли. При этом электродный потенциал магния оказался равен –2,41 В. Вычислить концентрацию ионов магния (в моль/л).

36. Потенциал серебряного электрода в растворе нитрата серебра составил 95% от значения его стандартного электродного потенциала. Чему равна концентрация ионов серебра (в моль/л)?

37. При какой концентрации ионов Cu²⁺ (моль/л) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода.

38. В каком случае происходит реакция при внесении цинковой, железной и свинцовой пластинок в раствор сульфата олова (II). Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций.

39. В какой пробирке происходит реакция при внесении цинковых пластинок в пробирки с растворами сульфата меди и сульфата магния. Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций.

40. В какой пробирке происходит реакция при внесении цинковых пластинок в разбавленные растворы серной кислоты гидроксида калия сульфата магния? Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций.

41. Увеличится, уменьшится, или останется без изменений масса железной пластинки при внесении ее в раствор сульфата меди (II), сульфата калия. Почему? Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций.

42. Какова масса технического железа, содержащего 18% примесей, требуется для вытеснения из раствора сульфата никеля (II) 7,42 г. никеля.

43. В раствор нитрата серебра опущена медная пластинка массой 28г. По окончании реакции пластинка была вынута из раствора, обмыта, высушена и взвешена. Масса ее оказалась 32,75 г. Какая масса нитрата серебра была в растворе.

44. Потенциал водородного электрода равен –0,145 В. определите рН раствора.

45. С какими из перечисленных ниже веществ будет реагировать железо: а) Хлороводородная кислота б) сульфат цинка в) нитрат серебра. Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций.

46. Потенциал водородного электрода в некотором водном растворе равен –118мВ. Вычислить концентрацию ионов водорода в этом растворе.

47. В два сосуда с розовым раствором сульфата кобальта (II) опустили железную и медную проволоки. В каком сосуде цвет раствора постепенно изменяется и почему? Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций.

Дата добавления: 2015-03-29