Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова - Задачи и вопросы по аналитической химии (1037702), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Тогда<ш)/Ре(П) = 0-77 + 0.058 lg 1 2 811 Q 1 6+ 0.058 lg 1 = -0.21 ВРасчет формального потенциала полуреакции, протекающей с+участием ионов водорода. Для полуреакцииRed запишем уравнение НернстаOx/Red + - ^ г Ьи преобразуем егоПриЕит= ^Ox/Red + -^p1 п аН+Отсюда^Ox/Red = ^Ox/Red ~ 0.058—рНпгде ^ox/Red ~ потенциал полуреакции при рН 0.00.14. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции N0^" + 2Н+ + е ^ NO + Н 2 О при рН 1.00.ПРИМЕРРешение. При рН 0.0 £ ° Q _ 2 H + / N 0 = 1-202 В. РассчитываемЕ° полуреакции при рН 1.00 по формуле (5-13):ENO-,2H+/NO=NO2-,2H+/NO ~ О ' 0 5 8 " Р Н =£= 1.202 - 2 • 0.058 • 1.00 - 1.09 ВФормальный потенциал101ПРИМЕР 15. При каком рН константа равновесия реакциимежду нитрит-ионом и иодид-ионом принимает значениебольше 10?Решение.
Для реакции+ З Г + 4Н+ ^± IJ + 2NO + Н 2 Озапишем выражение константы равновесия через формальный потенциал полу реакции:{NO~,2H+/NOIg/31-^О058Поскольку<oa-,2H+/NO =BNOJ,2H+/NO" 0-058^рН = 1.202 - О.ПбрНтоSp_ АЕ° -2 _ (1.202 -О.ПбрН -0.535) -2" 0.0580.058Следовательно,1 <(0.667-О.ПбрН) -20.058рН < 5.50Расчет э.д.с. электрохимической ячейки. Электрохимическаяячейка (цепь) состоит из пары электродов, погруженных враствор электролита.
Электрод, на котором происходит восстановление, называют катодом, окисление — анодом. Разность потенциалов катода Ек и анода Е а определяет э.д.с.электрохимической ячейки Еяч:Еяч = э.д.с = Ек- ЕъЕсли э.д.с > 0, полу реакция восстановления протекает самопроизвольно, такая электрохимическая цепь (ячейка) называется гальваническим элементом.
Если э.д.с < 0. для протекания химической реакции требуется внешний источник энергии, и такую ячейку (цепь) называют электролитической.102Глава 5. Реакции окисления — восстановленияСхематически электрохимические ячейки принято записывать слева направо так: анод, граница раздела фаз (вертикальная черта), электролит, солевой мостик (двойная черта),электролит, граница раздела фаз (вертикальная черта), катод.ПРИМЕР 16. Запишите схематически ячейку, состоящую изцинкового электрода, погруженного в 0.1 М ZnSO4, и медного электрода, погруженного в 0.1 М C11SO4.
Рассчитайтеэ.д.с. этой ячейки.Решение. Согласно значениям Е° для гюлуреакций:Z n 2 + + 2с — ZnE°n2+/ZnCu 2 + + 2е ^ Си Я £ и 2 + / С и= -0.80 В=°' 1 6Всамопроизвольно протекает полуреакция восстановленияС и 2 + . Следовательно, цинковый электрод — анод, медный -- катод. Схема предложенной в условии ячейки:Zn|ZnSO 4 (0.1 M)||CuSO 4 (0.1 M)|CuРассчитаем потенциалы анода и катода, приняв ионнуюсилу, равной нулю.°'058э.д.с = EK - Еъ - 0.13 - (-0.83) = 0.96 ВСледовательно, ячейка является гальваническим элементом (источником тока): в ней самопроизвольно протекаетхимическая реакция:C u 2 + + Zn ^ Си + Zn 2 +Задачи103Задачи1.
Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Agl 4- е ^Ag 4-1~ из величины Е° полуреакции Ag + 4- е ^ Ag.2. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Ag2CrO4 42е ^ 2Ag -f СгО 2 ~ из величины стандартного потенциала полуреакции Ag + 4- е ;=± Ag.3. Рассчитайте стандартный потенциал полу реакции Ag2S -f 2e ;=±2Ag 4- S 2 ~ из величины стандартного потенциала полуреакцииAg+ + е ^ Ag.4. Рассчитайте стандартный потен циал пол у реакции Al 3 + -f Зе ^А1 из величины стандартного потенциала полуреакции AlFj?~ 4Зе^± A1 + 6 F " .5.
Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции А1 3 + 4- Зе ^А1 из величины стандартного потенциала полуреакцииА1(ОН)" + Зе ^ Al + 4OH".6. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции E^AsO^ 4ЗН + -f 2e ^ HAsO2 + 2H2O из величины стандартного потенциала полу реакции H 3 A s 6 4 + 2H + -h 2e ^ HAsO 2 + 2Н 2 О.7. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции В1(ОН)з +Зе ;=± Bi 4- ЗОН" из величины стандартного потенциала полуреакции B i 3 + -f Зе ;=± Bi.8. Рассчитайте стандартный потенциал полу реакции C d 2 + 42е ^ Cd из величины стандартного потенциала нолуреакцииCd(NH) 2 + + 2е ^ Cd -h 4NH 3 .3 19.
Рассчитайте стандартный потенциал полу реакции Со " " 4- е ^С о 2 + из величины стандартного потенциала полуреакции10. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Си 24 " 4- е 4Cl~ ^ CuCl из величины стандартного потенциала полу реакции Cu 2 + 4 - e ^ C u + .11. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции С и 2 + 4- 2е ^Си из величин стандартных потенциалов полуреакций С и 2 + 4е ^± С и + и C u + + e ^± Си.12.
Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции Fe(CN)e~ 4е ^± Fe(CN)g~ из величины стандартного потенциала полуреак3+2+ции F e 4-е ^ F e .13. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции 2HNO2 -f 6e-h6Н + ?=± N 2 4- 4Н2О из величины Е° полуреакции 2NO^" 4- бе 48Н+ ^ N 2 4 - 4 H 2 O .14. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции N0^" 4-ЗН + 42е ^ HNO 2 4- Н 2 О из величины Е° полуреакции N 0 ^ 4- 2Н+ 4-104Глава 5. Реакции окисления — восстановления15. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции H3ASO4 42 H f 4- 2е ^ HAsCb 4- 2Н 2 О из величины Е° полуреакцииН 2 AsOj" 4- З Н + 4- 2е ^ HAsO 2 4- 2Н 2 О.16.
Рассчитайте формальный потенциал полуреакции Ag(CN)4~ 4е ;=± Ag 4- 4CN~ в 2 М растворе цианида калия.17. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции С и 2 + 44CN" 4- е ^ Cu(CN)4~ в 1 М растворе цианида калия.18. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции N 0 ^ 4-2Н+ 4е - N 0 4- Н 2 0 при: а) рН 5; б) рН 7.00; в) рН 10.00.19. Определите направление и рассчитайте константу равновесияреакции между арсенитом натрия и иодом в смеси 0.01 М угольной кислоты и 0.02 М гидрокарбоната натрия.20. Определите направление и рассчитайте константу равновесияреакции между хлоридом олова(П) и хлоридом железа(Ш) вотсутствие и присутствии 1 М фторида натрия.21.
Рассчитайте константу равновесия реакции между ионами железа(П) и церия(1У) в 1 М растворе серной кислоты.22. Может ли железо(Ш) окислить иодид-ион в 1 М растворе фторида натрия?23. Может ли железо(И) восстановить серебро(1) в 1 М растворехлорида натрия?24. Можно ли с помощью олова(И) восстановить: а) Вг 2 до Вг~;б) Fe(III) до Fe(II); в) Fe(III) до Fe(0)?25. Напишите окислительно-восстановительные полуреакции, потенциалы которых ограничивают возможности хранения водных растворов сильных окислителей и восстановителей.26.
Чем можно объяснить тот факт, что раствор бихромата ка=лия устойчив бесконечно долго, хотя Е°1-31 В,2_3+а27.28.29.30.о 2 ,4Н+/н 2 о = L 2 2 В ?Рассчитайте э.д.с. ячейки и укажите, является ли она гальваническим элементом или электролитической ячейкой:а) Pt|VO 2 + (0.25M), V 3 + (0.10M),H+(l • 10" 3 M||||Tl 3 + (0.10M),Tl+(0.05M)|Pt;б) Си|Си1(нас.),К1(0.01М)||К1(0.20М),Си1(нас.)|Си.В каких условиях можно разделить медь (II) и кадмий (И) с помощью металлического железа?До какого состояния восстанавливается железо(III) металлическим алюминием в подкисленном растворе?Почему пероксид водорода не может окислить хром (III) в кислой среде до хрома(У1)?£Контрольные вопросы105Контрольные вопросы1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.Что такое окислительно-восстановительная полуреакция?Что такое реакция окисления — восстановления?Что называется электродным потенциалом?Как определяется знак электродного потенциала в соответствиис рекомендациями ИЮПАК?Что такое стандартный электродный потенциал?Что такое обратимая окислительно-восстановительная система?Приведите примеры обратимых окислительно-восстановительных систем.Как можно определить электродный потенциал обратимойокислительно-восстановительной системы?Сформулируйте правила записи гальванического элемента.Напишите уравнение Нернста и поясните значения всех входящих в него величин.Что такое формальный потенциал?Как влияет ионная сила на величину электродного потенциала?Покажите, как связаны стандартный и формальный потенциалы.Как влияют конкурирующие реакции комплексообразованияили осаждения с окисленной (восстановленной) формой на величину потенциала?Как оценить изменение потенциала за счет связывания окисленной (восстановленной) формы в комплекс?Как оценить влияние на потенциал связывания окисленной иливосстановленной формы в малорастворимое соединение?Как влияет рН среды на величину потенциала? Выведите формулу зависимости потенциала от рН для полу реакции, протекающей с участием ионов водорода или гидроксида.Как определить направление реакции окисления — восстановления и полноту ее протекания?Выведите формулу для расчета константы равновесия реакцииокисления — восстановления.Как можно изменить направление реакции окисления — восстановления?Приведите примеры использования окислительно-восстановительных реакций для растворения малорастворимых соединений.Назовите основные окислители и восстановители, используемыедля разделения и обнаружения ионов.
Напишите соответствующие пол у реакции.Как изменяются окислительно-восстановительные свойства пероксида водорода в зависимости от рН? Напишите соответствующие полуреакции.106Глава 5. Реакции окисления — восстановления23. В каких условиях проводят окисление с помощью персульфатааммония? Напишите реакции, объясняющие роль катализатора,и объясните необходимость проведения реакции в кислой среде.24. В каких условиях следует проводить реакцию образования надхромовой кислоты?25. Почему нельзя проводить реакцию обнаружения цинка с помощью сероводорода в растворе, содержащем хромат-ионы?26.
Почему избыток хлорид-ионов мешает обнаружению иона марганца по реакции образования перманганата?27. Почему не удается обнаружить ион марганца(П) действием окислителя на концентрированные растворы солей марганца(Н)?28. В каких условиях надо проводить реакцию обнаружения ионакобальта(П) с помощью нитрита калия?29. Приведите примеры использования реакций окисления — восстановления для разделения ионов: а) меди и кадмия; б) висмута и сурьмы.30.
Напишите реакции взаимодействия бромид- и иодид-ионов схлорной водой и объясните, в какой последовательности онипротекают.31. Напишите реакции окисления — восстановления, пригодные дляудаления нитрит-иона из раствора.32. В каких условиях нитрат-ион можно восстановить до: а) аммиака; б) нитрит-иона?33.
Чем можно избирательно восстановить марганец(УП) в присутствии хрома(У1) и ванадия(У)?Глава 6ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕМЕТОДЫ АНАЛИЗАГравиметрическое определение состоит из ряда этапов: отборпробы для анализа, растворение пробы, получение осаждаемой формы, фильтрование и промывание осадка, высушивание или прокаливание до получения постоянной массы гравиметрической формы и взвешивание ее, вычисление результатов определения. На некоторых этапах необходимы расчеты. Так, следует рассчитать величину навески пробы и количество осадителя, потери осадка при промывании и объемпромывной жидкости, вычислить результат с определеннойстепенью точности и провести статистическую обработку результатов, вывести, если необходимо, формулу анализируемого соединения. Некоторые из этих вычислений носят приближенный характер, например расчет величины навески иколичества осадителя или объема промывной жидкости, другие же требуют высокой точности.Расчет величины навескиВеличина навески анализируемого вещества зависит от массовой доли определяемого компонента, массы осаждаемой игравиметрической форм, чувствительности весов и содержания определяемого компонента в гравиметрической форме.Известны формулы, связывающие все перечисленные факторы и позволяющие при заданной погрешности взвешиваниярассчитать величину навески для нескольких параллельныхопределений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
