Сборник задач и упражнений по общей химии. Громов Ю.Ю - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

MnO
4
–
+ 8H
+
+ 5e →Mn
2+
+ 4H
2
O; –1+8 – 5=+2; +2+0=+2.
5. Уравнивая число отданных и принятых электронов, первое уравнение умножаем на 5, a второе – на 2. Суммируя
полученные электронно-ионные уравнения, составляем уравнение окислительно-восстановительной реакции в ионной форме:
NO
2
–
+ H
2
O – 2e → NO
3
–
+ 2H
+
5 окисление
MnO
4
–
+ 8H
+
+ 5e →Mn
2+
+ 4H
2
O 2 восстановление
5NO
2
–
+ 2MnO
4
–
+ 6H
+
→ 5NO
3
–
+ 2Mn
2+
+ 3H
2
O
и в молекулярной:
5KNO
2
+ 2KМnO
4
+ 3Н
2
SО
4
→ 5KNО
3
+ 2МnSО
4
+ K
2
SO
4
+ 3Н
2
O.
18. Составьте уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в щелочной среде:
NаСrO
2
+ Вr
2
+ NаОН→Na
2
CrO
4
+ NaBr + H
2
O.
Решениe:
1. Ионная схема реакции:
СrO
2
–
+Вr
2
+ОН
–
→СrО
4
+ Вr
–
+ Н
2
O.
2. Ионные схемы процессов окисления и восстановления, протекающих в щелочной среде:
СrO
2
–
+ 4ОН
–
→СrО
4
2–
+ 2Н
2
O
Br
2
→2Br
–
.
3. Электронно-ионные схемы процессов окисления и восстановления и составленные с их помощью ионное и молекулярное
уравнения реакций:
СrO
2
–
+ 4ОН
–
– 3е → СrО
4
2–
+ 2Н
2
O 2 окисление
Br
2
+ 2e → 2Br
–
3 восстановление
2СrO
2
–
+ 3Br
2
+ 8ОН
–
→ 2СrО
4
2–
+ 6Br
–
+ 4Н
2
O
2NаСrO
2
+ 3Вr
2
+ 8NаОН→2Na
2
CrO
4
+ 6NaBr + 4H
2
O
19. Составьте схемы электролиза растворов сульфата меди (II) и хлорида натрия c инертными электродами.
Решениe:
В окислительно-восстановительных процессах, происходящих на электродах при электролизе растворов электролитов,
могут, кроме ионов электролита, принимать участие вода, ионы H
+
и ОН
–
. Из нескольких возможных процессов на
электроде будет протекать тот, осуществление которого сопряжено c минимальной затратой энергии. Это означает, что на
катоде будут восстанавливаться окисленные формы электрохимических систем, имеющих наибольшие электродные
потенциалы, a на аноде будут окисляться восстановленные формы cистем c наименьшими электродными потенциалами.
1. Схема электролиза водного раствора СuSO
4
.
На катоде можно ожидать следующие реакции восстановления:
Сu
2+
+ 2е = Сu; φ
1
°
= 0,34 B; 2H
2
O + 2е = Н
2
↑+2OН
–
; φ
2
°
= –0,83 В.
Так как φ
1
°
> φ
2
°
, восстанавливаться будут ионы Сu
2+
. На аноде можно ожидать следующие реакции окисления:
2SO
4
2–
= S
2
O
8
2–
– 2е; φ
1
°
= 2,01 В; 2Н
2
О = О
2
↑ + 4Н
+
+ 4е; φ
2
°
= 1,23 В.
Так как φ
1
°
< φ
2
°
, окисляться будет вода.
Составим суммарное уравнение электролиза раствора СuSO
4
:
Cu
2+
+2e = Cu 2
2Н
2
О = O
2
↑+4Н
+
+4е 1
2Cu
2+
+2Н
2
O = O
2
+ 4Н
+
+ 2Сu, или 2СuSO
4
+ 2Н
2
О = O
2
+ 2H
2
SO
4
+ 2Cu.
2. Схема электролиза водного раствора NaCl.
На катоде:
Nа
+
+e→ Na; φ
1
°
= –2,7 B; 2Н
2
О +2е
–
→ Н
2
+ 20Н
–
; φ
2
°
= –0,83 B.
Так как φ
1
°
< φ
2
°, восстанавливается Н
2
O и на катоде выделяется водород.
На аноде: 2Cl
–
= Cl
2
+ 2е; φ
1
°
= 1,36 B;
2Н
2
O = O
2
+ 4Н
+
+ 4е; φ
2
°
= 1,23 B,
где φ
2
°
немного меньше φ
1
°
и должна окисляться вода, но из-за большого перенапряжения выделения O
2
эта реакция
затормаживается и окисляется Сl
–
. Таким образом, суммарное уравнение электролиза NaCl:
2Н
2
O = 2е = Н
2
+ 2ОН
–
; 2Cl
–
= Сl
2
+ 2е;
2Н
2
О + 2Сl
–
= Н
2
+ Сl
2
+ 2ОН
–
, или 2NаCl + 2Н
2
О = Н
2
+ Сl
2
+ 2NaОН.
20. Какая масса никеля выделится на катоде, если ток силой 1,5 A пропускать через электролизер c раствором соли
никеля (II) в течение
20 мин и если выход по току 95 % ?
Решение:
Согласно закону Фарадея
т = т
э
·Q/F,
где m
э
(Ni) = M (Ni)/2 = 29,35 г/моль; F = 96 500 Кл/моль;
Q = I · t – количество электричества, прошедшее через электролизер. Согласно условию задачи
Q = 1,5 · 20 · 60 = 1800 Кл.
Вследствие побочных процессов только 95 % прошедшего электричества принимало участие в восстановлении Ni
2 +
,
Дано:
I = 1,5 A
t = 20 мин
η = 95 %
m (Ni) –?

Страницы