Ю.А. Золотов - Основы аналитической химии (задачи и вопросы) (PDF), страница 14

Если ЭДС=Е,— Е,)0, то окислительно-восстановительная реакпия протекает самопроизвольно н электрохимическая ячейка является гальваническим элементом. Если ЭДС<0, то реакция протекает в ячейке только при подаче энергии от внешнего источника. Такая ячейка называется электролитической. Схематически электрохимическую ячейку записывают слева направо: анод„граница раздела фаз (вертикальная черта), электролит, солевой мостик (двойная вертикальная черта), электролит, граница раздела фаз, катод.

прямей 11. Рассчитайте ЭДС электролимической ачейка РЗ)ЧОз+ (025 М) Уз+ (0 10 М) Н+ (0001 М)(Т)з+ (0 10 М) Т!+ (005 М)!РГ в укаиате, является лв ова гельеавическам элемевтом или электролвтаческой ячейкой. Ьсчо*'!т '=0,361 В; Еетзз"!и' 1,25 В. Решение. Рассчатаем потевциалы ввода и катода, вспользуа ураавевия (э 5э! в (2.4э! соотеетстеевво.

На аноде тот++ 2Н~+е те++ Нзо 0,25 е,=о,56+0059!я — (ооо1) =ооз6 В. 0,10 На катоде Т)з~+2е Т1' 0,059 0,10 Е =1,25+ — 1й — =1,26 В. 2 0,05 Рассчитаем ЭДС ячейки: ЭДС=Ез — Ее=1,26 — 0,03=1,25 В. ЭДС> О, следоеательво, ячейка является гальеаваческвм элемеатом. Значения стандартных и формальных потенциалов приведены в приложении Х1Ъ'. Задачи 1. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции НзВОз+ +6Н +бе=Н,Б+ЗН,О, исходя из стандартных потенциалов Е~..э и ~н,юкэ.

Огпеезл: 0,346 В. 81 2. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакцвн Си'+ + ЗГ+ +е=Си1+18, исходя из величины стандартного потенциала пары Си(П)/Сп(1). Ответ: 0,859 В. 3. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакцин Ай~С,04+ +2г=2А8+С204з, зная величину стандартного потенциала пары Ай(1)/Ай. Оглеегл: 0,492 В.

4 Рассчитайте стандартный потенциал полу А1(ОН) + +Эе=А1+40Н, исходи нз величины стандартного потенциала полуреакцвн А)~++Зе=А1. Ответ: — 2,309 В. 5. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакцнн Н814 +2е= =Нй+41, если известен стандартный потенциал полуреакции Нй~+ +2е=Н8. Отвеик -0,036 В. 6. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции 2НХО1+ +6Н'+бе=Х,+4НеО, зная стандартный потенциал полуреакции 2ХО~ +8Н++бе=Хз+4НрО. Ответ: 1,457 В. 7. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Н,А8О4 +2е+ ЗН' =Н,А8О,+ Н,О, исходя из величины стандартного потенциала пары НА8О4 /НзА8О,.

Отвеин 0,676 В. 8. Рассчитайте произведение растворимости Ай СЮ„зная величину стандартного потенциала полуреакцин АйзСЮ4+ 2е = 2А8+ +Сг04~ . Олиелс 1,08 1О ~~. 9. Рассчитайте константу устойчивости комплекса Сд(СХ)48 если известен стандартный потенциал лолуреакции Сб(СХ)42 + 2е= =Сб+4СХ Ответ: 6,51 10". 10.

Стандартный потенциал полуреакцин 2Н,О+2е=Н~+2ОН равен — 0,826. Рассчитайте константу автопротолиза воды. Отвеин 1,0 10 14. 11. Рассчитайте формальный потенциал полуреакцни Си'++ +С1 +е=СпС! в 0,5 М растворе НС1, исходя из величины стандартного потенциала полуреакции Сиз+ +е=Си+ Отвеин 0,484 В. 12. Рассчитайте формальный потенциал полуреакцнв Си(ХНз)4+ + +е=Си(ХНЗ);+2ХН, в 2,0 М растворе аммиака, исходя нз стандартного потенциала пары Сп(П)/Сп(1). Ответ: — 0,076 В.

13. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции 804~ + +4Н++2е=НиБОз+НиО при рН 1,00. Оглвегл: 0,052 В. 14. Рассчитайте равновесные концентрации ионов Сб(11) и Ге(П) после встряхивания 0,05 М раствора СбБО4 с избытком железных опилок. Ответ: [Сбз4)=2,2'10 з М; (Рез" )=48 10 ~ М.

15. Рассчитайте константу равновесия и определите направление реакции НзА80~+31 +2Н =НзА80з+Н~О+1з 82 при а) рН -0,6; б) рН 5,0. Огпвет: а) 92,5, слева направо; б) 6,0 10 'с, справа налево. 16 Ра ит й е ко у равно р ц ду ион ВгОз и Вг при рН 2,0. Укажите фактор эквивалентиости окисд тела. Ответ: 4,6'10з4; /=1/5. 17. Возможна ли реакция между Н,БеО, и Вг -ионами в растворе, в котором потенциал водородного электрода равеи — 0,02 В? Ответ подтвердите расчетом. Олиегл: невозможна, так как 18 К = — 24,9. 18. Рассчитайте константу равновесия реакцви между иовами 1)О~э+ и Сп(П) в растворе, в котором потенциал водородиого электрода равен +0,05 В. При каком значении рН реакция не происходит (К(1)? Ответ: 3,3 1Оэ; реакция ие происходит при рН > 1,53.

19. Рассчитайте ЭДС гальванического элемента и констаиту равновесия, протекающей в нем реакции: Еп!ХпС1, (0,02 М)1РЬБО„, Ха,БО, (0,10 М) ~РЬ Ответ: 0,487 В; 6,3 10'з. 20. Рассчитайте ЭДС электрохимической ячейки: а) Ай! А8ХОэ (0,010 М), ХНз (0,50 М)!! НйгС1ь КС1 (0,10 М) ! Н8; б) Н8!Н8~Б04, БО1 (2,0 М) )! А8С1, КС1 (0,10 М)!А8 и укажите, является ли оиа гальваническим элементом или электролитической ячейкой. Ответ: а) 0,018 В, гальванический элемент; б) — 0,314 В, электролитическая ячейка. 21.

Рассчитайте константу диссоциации слабой квслоты НА, если ЭДС гальванического элемента Р1, Н, (1 атм) ! НА (0,50 М) 1А8С1, ХаС1 (1,0 М) !Ай равна 0,568 В. Ответ: 4,72'10 Вопросы 1. Напишите уравнение Нериста и поясните значения всех входящих в него величин. 2. Что такое обратимая окислигельно-восстановительиая система? 3. Что такое стандартный потенциал окислительно-восстановительной полуреакции? 4.

Какие факторы влияют па величину стандартиого потенциала? вз 5. Что такое реальный потеициал окислительио-восстановительной полуреакции? 6. Какие факторы влияют иа величиву реалъного потенциала? 7. Сформулируйте правила записи гальванического элемевта. 8. Почему для оценки окислительво-восстановительного равновесия обычно используют значения потевциалов, а не ковстант равновесия? 9.

Выведите формулу для расчета константы равиовесия реак-' ции окисления — восставовлевия. 10. Как определить направление реакции окисления — в новления и полноту ее протекания? 11. Как ускорить медлевиые окислительво-восстановитель реакции? Приведите примеры. 12. Что такое индуцированиые реакции? Приведите приме 13.

Чем отличаются ивдуцировавные цепные реакции о дуцированвых сопряжевиых? 14. Чем ивдуктор отличается от катализатора? 15. Выведите выражение для стаидартвого потенциала систе циавидвых комплексов железа Ре(СН)ъ ь/Ее(СМф, исходя из дартвого потенциала пары Ре(П1)/Ее(П). 16. Выведите выражение для реального потенциала сист салицилатвых комплексов железа ЕеЦ /РеЕ~х, исходя из дартвого лотеициала пары Ее(П1)/Ге(1!). 17. Почему восстановлевие с помощью серебряного редук целесообразво проводить в среде Нр80„? 18. В каком случае и почему восставовительвая способность железа (П) будет выше: в среде 1 М Н~БО4 или 1 М НгРО4? 19. В каком случае и почему восстановительная способность серебра будет выше: в среде 1 М КСХ или 1 М ХН3? 20. Как и почему изменяется восстановительная способность железа (П) в присутствии соляной кислоты при увеличении ее ковце итра ции? 21.

Напишите окислительво-восстановительные полуреакции, потенциалы которых ограничивают возможлость хранения водных растворов силъвых окислителей н восстановителей. 22. Приведите примеры использования окислительно-восстановительных реакций для растворения малорастворимых соединений. 23. Назовите основные окислители и восставовители, используемые в анализе для разделевия и обваружевия ионов. Напишите соответствующие полуреакции. Глава 3. Графические методы описания равновесий графические методы описания равновесна удобны, наглядны, лаконичны н полезны, позволяют оценить состояние химической системы, погрешности измерений, константы реакций и т.п., не прибегая к сложным расчетам. Для описания ионных равновесий наибольшее распространение получили распределительные и концентрационно-логарифмические диаграммы.

3.1. Диаграммы для растворов слабых кислот В растворе слабой кислоты Н„А устанавляваются равновесия (заряды частиц для простоты опущены): Н А Н„~А+Н' Н 1А Н„,А+ Н+ НА А+Н+ Молярная доля (а-коэффициент) для любой формы Н„А имеет вид ~Н~А] внуА ех ,к„к.„,(н 1' (3.1) КоКа %н+Ка~Кз ГГип-~1Н1+Ка1(Н 1 +(Н 1 График, построенный в координатах а — РН, представляет собой распределительную диаграмму (рнс.

3.1). Используя распределительную диаграмму, можно легко определить состав раствора црн заданном значении РН. Если последовательные константы кнслотности различаются не менее чем в 10~ раз, то для таких 85 05 2 4 6 , '8 !О )2 рН -!а л! -1„л, !а К, Рве. 3.1. Зависвмость моларвых долей продухтов диссоцвции фосфорной ввслоты от рН раствора (распределательваа диаграмма) кислот при любых значениях рН существуют ие более двух форм, а за пределами иитервала рК;+ 2 равиовесиая концентрация одиой из форм практически равна 100!Ъ.