Гальванические элементы. Электролиз

В задачах 1−12 рассчитайте потенциал электрода, состоящего из металла М погруженного в насыщенный водный раствор его малорастворимого соединения МА_n с известным значением ПР при стандартной температуре.

№	М	МАn	ПР(МАn)	№	М	МАn	ПР(МАn)
	Ni	Ni(OH)2	1,6·10^−16		Co	Co(OH)2	1,6·10^−1^5
	Zn	Zn(OH)2	1,4·10^−1^7		Pb	PbSO4	1,6·10^−^8
	Cu	CuCO3	2,5·10^−10		Cd	Cd(CN)2	1,1·10^−^8
	Sn	Sn(OH)2	6,3·10^−^27		Cu	Cu(OH)2	8,3·10^−^20
	Fe	Fe(OH)3	6,3·10^−^38		Ag	Ag2SO4	1,6·10^−^5
	Pb	PbCl2	1,6·10^−^5		Cr	Cr(OH)3	6,3·10^−^31

В задачах 13−22 составьте уравнения токообразующей реакции в ионно-молекулярной форме по приведенным данным (уравнениям полуреакций восстановления и значениям их стандартных потенциалов). Рассчитайте значение изменения энергии Гиббса D _rG ⁰₂₉₈ .

№	Полуреакции	φ^0Оф/Вф, B
	MnO2 + 4H^+ + 2ē D Mn^2+ + 2H2O MnO4¯ + 4H^+ + 3ē D MnO2 + 2H2O	+ 1,228 + 1,692
	ClO3¯ + 3H2O + 6ē D Cl¯ + 6OH¯ MnO4^2− + 4H2О + 4ē D Mn^2+ + 8OН¯	+ 0,630 + 0,710
	NO2¯ + 5H2О + 6ē D NH3 + 7OН¯ [Al(OH)4]¯ + 3ē D Al + 4OH¯	+ 0,153 − 2,236
	MnO2 + 4H^+ + 2ē D Mn^2+ + 2H2O NO3¯ + 10H^+ + 8ē D NH4^+ + 3Н2О	+ 1,228 + 0,870
	Cl2 + 2ē → 2Cl¯ 2ClO3¯ + 12H^+ + 10ē → Cl2 + 6Н2О	+ 1,359 + 1,471
	Cr2O7^2¯ + 14H^+ + 6ē D 2Cr^3+ + 7H2O H2O2 + 2H^+ + 2ē D 2Н2О	+1,331 + 1,770
	2ClO¯ + 2H2O + 2ē D Cl2 + 4OH¯ BrO3¯ + 2Н2О + 4ē D BrO¯ + 4OH¯	+ 0,405 + 0,540
	2NO2¯ + 4H2O + 6ē D N2 + 8OH¯ MnO4^2¯ + 2H2O + 2ē D MnO2 + 4OH¯	+ 0,411 + 0,579
	NO3¯ + H2O + ē D NО2 + 2OH¯ PbO + H2O + 2ē D Pb↓ + 2OH¯	− 0,859 − 0,579
	S + 2Н^++ 2е D Н2S SO3^2- + 6Н^++ 6е D S + 3H2O	+ 0,140 + 0,450

В задачах 23−32 по приведенному уравнению токообразующей реакции, протекающей в гальваническом элементе, напишите уравнения анодного и катодного процессов. Рассчитайте значение стандартной константы равновесия данной токообразующей реакции, если известны значения стандартных потенциалов φ⁰_Оф/Вф (1) и φ⁰_Оф/Вф (2) электродных процессов.

№	Токообразующая реакция	φ^0Оф/Вф (1), B	φ^0Оф/Вф (2), B
	10Со^3+ + Br2 + 6H2O D 10Со^2++ 2BrO3¯ + 12H^+	+ 1,950	+ 1,522
	Zn^2+ + H2 + 2OH¯ D Zn + 2Н2О	− 0,760	− 0,831
	PbO2 + 2Cl¯+ 4H^+ D Pb^2+ + Cl2 + 2Н2О	+ 1,360	+1,461
	2NO2¯ + 2I¯ + 4H^+ D 2NO + I2 + 2H2O	+ 1,002	+ 0,540
	2MnO4¯ + 5H2S + 6H^+ D 2Mn^2+ + 5S + 8Н2О	+ 1,518	+ 0,171
	Cr2O7^2¯ + 3SO2 + 2H^+ D 2Cr^3+ + 3SO4^2− + H2O	+ 1,332	+ 0,170
	3Cl2 + I^− + 3H2O D 6Cl^− + IO3^− + 6H^+	+ 1,358	+ 1,090
	2HNO2 + 2Br^− + 2H^+ D Br2 + 2NO + 2H2O	+ 0,981	+ 1,087
	2MnO4^− + 5HNO2 + H^+ D 2Mn^2+ + 5NO3^− + 3H2O	+ 0,940	+ 1,510
	2IO3^− + 5MnO2 + 8OH^− D 5MnO4^2− + I2 + 4H2O	+ 0,211	+ 0,580

В задачах 33−44 д ля приведенного гальванического элемента напишите уравнения анодного и катодного процессов и токообразующей реакции. По термодинамическим данным (см. Приложение), рассчитайте стандартное значение ЭДС.

№	Схема гальванического элемента	№	Схема гальванического элемента
	(−) Zn | Zn^2+ || Ag^+ | Ag (+)		(−) Fe | Fe^2+ || Pb^2+ | Pb (+)
	(−) Pt, H2| H^+|| Sn^2+, Sn^4+| Pt (+)		(−) Pt, H2| H^+|| Co^2+, Co^3+| Pt (+)
	(−) Al | Al^3+ || Cu^2+ | Cu (+)		(−) Cd | Cd^2+ || Sn^2+ | Sn (+)
	(−) Zn | Zn^2+ || Ag^+ | Ag (+)		(−) Mg | Mg^2+ || Fe^2+ | Fe (+)
	(−) Pt, H2| H^+|| Fe^2+, Fe^3+| Pt (+)		(−) Mn | Mn^2+ || Ag^+ | Ag (+)
	(−) Ni | NI^2+ || Cu^2+ | Cu (+)		(−) Pt, H2| H^+|| Cr^2+, Cr^3+| Pt (+)

В задачах 45−54 изобразите схему гальванического элемента, состоящего из двух стандартных электродов 1 и 2. Напишите уравнения электродных процессов и уравнение токообразующей реакции. По значениям стандартных электродных потенциалов рассчитайте изменение стандартной энергии Гиббса Δ _rG ⁰₂₉₈ токообразующей реакции.

№	Электрод	№	Электрод
1	2	1	2
	Cu^2+ | Cu	Fe^2+ | Fe		Ni^2+ | Ni	Au^3^+ | Au
	Zn^2+ | Zn	Pb^2+ | Pb		Mg^2+ | Mg	Cu^2+ | Cu
	Ag^+ | Ag	Cd^2+ | Cd		Fe^2+ | Fe	Zn^2+ | Zn
	Mn^2+ | Mn	Cu^2+ | Cu		Sn^2+ | Sn	Ag^+ | Ag
	Co^2+ | Co	Sn^2+ | Sn		Ni^2+ | Ni	Pb^2+ | Pb

В задачах 55−64 напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции электролиза водного раствора указанного вещества. Какие вещества и в каком количестве (г или л при н.у.) выделятся на электродах за время τ при силе тока I и равными катодном и анодном коэффициентами выхода по току η.

№	Вещество	τ, ч	I, A	η, %	№	Вещество	τ, ч	I, A	η, %
	CuSO4	2,1				AlCl3	4,2
	NaCl	0,8				AgNO3	8,5
	Pb(NO3)2	3,6				MgBr2	1,6
	KOH	1,8				HgCl2	2,5
	SnSO4	6,3				K2S	3,7

В задачах 65−74 напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции электролиза водного раствора указанного вещества. Сколько времени потребуется для выделения указанного объема газа (н.у.) при силе тока I и равными анодном и катодном коэффициентами выхода по току η?

№	Вещество	I, A	V, л	η, %	№	Вещество	I, A	V, л	η, %
	HgCl2		2,4			AgNO3		0,8
	Cu(NO3)2		1,8			SnCl2		3,4
	KI		0,6			PbF2		2,8
	SnSO4		3,7			CuSO4		1,7
	Na2S		4,0			NaBr		4,2

В задачах 75−84 определите металл, выделяющийся на катоде при электролизе водного раствора его нитрата, если известны масса выделившегося металла m, сила тока I, время протекания процесса τ и катодный коэффициент выхода по току η. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции электролиза.

№	m, г	I, A	τ, ч	η, %	№	m, г	I, A	τ, ч	η, %
	16,1					105,0
	7,3					61,1
	67,6					63,7
	128,2					170,5
	89,1					78,6

Дата добавления: 2015-03-31