Реакции в водных средах. Сувернева О.Л - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

12 13
Окислительные свойства разбавленной и концентрированной азот-
ной кислоты обусловлены присутствием в этом соединении азота
в высшей степени окисления «+5». В результате восстановления азот-
ной кислоты происходит образование одного или нескольких продук-
тов: NO
2
, NO, N
2
O, N
2
,
+
4
NH
. Состав продуктов реакции зависит отт
концентрации кислоты и электрохимической активности металла. Окис-
ление металлического хрома разбавленной азотной кислотой можно
представить уравнением реакции
8 Cr3eCr
3 N28e2N
O15HO3N)O(N8Cr
8Crразб.)(ON30H
30
5
2
2
2
23
2
3
53
02
3
5
×=−
×=+
+↑+=
=+
+
++
−+−+−++
−++
(26)
Задание № 9
Гальванический элемент составлен из стандартного серебряного
электрода и хромового электрода, погруженного в раствор бромида
хрома (III) с концентрацией 0,001 М. Составьте схему этого гальвани-
ческого элемента и рассчитайте его электродвижущую силу E (ЭДС).
Решение. Составим схему хромово-серебряного гальванического
элемента:
Cr Cr
3+
Ag
+
Ag
На схеме одной чертой обозначены границы раздела между по-
верхностью металлических электродов и водными растворами элект-
ролитов – солей соответствующих ионов металлов; двумя чертами обо-
значена жидкостная диффузионная граница между раствором соли хро-
ма (III) и раствором соли серебра (I).
ЭДС гальванического элемента определяется как разность двух
электродных потенциалов (катода (ϕ
к
) и анода (ϕ
а
)) при условии обра-
тимого протекания всех химических реакций внутри данного гальва-
нического элемента:
E = (ϕ
к
– ϕ
а
) = ∆ϕ, В. (27)
ЭДС связана с изменением свободной энергии Гиббса ∆G равен-
ством
.)F(FΔΔG
ак
ϕ−ϕ−=ϕ−=
zz
(28)
При условии самопроизвольного протекания реакций и самопро-
извольной работы гальванического элемента справедливы неравенства:
ак
0,Δ 0,ΔG
ϕϕϕ
. (29)
Для расчета электродных потенциалов воспользуемся уравнением
Нернста:
[ ]
,Melg2,3
F
n0
/MeМе
n
+
⋅
⋅
⋅
+ϕ=ϕ
+
z
TR
(30)
где
0
/MeMe
n+
ϕ
– стандартный электродный потенциал, измеренный по от-
ношению к стандартному водородному электроду при T = 298 К,
давлении p = 101,3 кПа в растворе соли металла с концентрацией
1 моль/л;
[Ме
n+
] – молярная концентрация ионов металла в водном растворе;
R = 8,314 Дж/(моль ⋅ K) – универсальная газовая постоянная;
F = 96
500 Кл/моль – постоянная Фарадея;
T – температура по шкале Кельвина;
z – число электронов, участников обратимой окислительно-
восстановительной полуреакции:
Ме
n+
+ z ⋅ e = Ме
0
. (31)
При температуре 298
К можно рассчитать произведение констант:
.мB59В0,0592,3
Кл
50096
К298
К
мольДж
8,314
2,3
F
TR
==⋅
⋅
=⋅
⋅
Значения стандартных электродных потенциалов представлены
в табл. 2 приложения.
Рассчитаем потенциалы серебряного и хромового электродов
с учетом условия задачи:
[ ]
В0,8lg10,0590,8
Aglg0,059
/AgAg
0
/AgAg/AgAg
=+=ϕ
+ϕ=ϕ
+
++
+
(32)

Страницы