Ю.А. Золотов - Основы аналитической химии (задачи и вопросы) (1110138), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Если ЭДС=Е,— Е.>0, то окислительио-восстаиовительиая реакпяя протекает самопроизвольно и электрохимическая ячейка является гальваническим элементом. Если ЭДС~О, то реакция протекает в ячейке только при подаче эиергии от ввел!пего источника. Такая ячейка называется электролитической. Схематически электрохимическую ячейку записывают слева иаправо: анод, граница раздела фаз (вертикальиая черта), электролит, солевой мостик (двойная вертикальная черта), электролит, граница раздела фаз, катод. Щ~ямер И.
Рассчвтайте ЭДС электроявмической ячейки Рс!ЧОэ+ (025 М) Уз+ (О 10М) Н+ (0001 М) (Т)м (01ОМ) Т! (005 М)АР! и укаиатт, валяется лв ова гачьааиическвм элемевтом или элеятролатичесиой ячейкой. Естся"!т ' 0.361 В Ь"п1" гл' 1 25 В. Ремеияе. Рассчитаем потенциалы анода в катода, испольэуа ураааевик (2.55) и !е.45) соотяетстэевво. На аноде ч0э++2Н++я тэ++Н (1 0,25 и =0,36+ 0 059!я — (0001)а=О 036 В. О,!О На катоде 0,059 0,10 К.=125+-!— -!я — *=1,26 В. 2 0,05 Рассчитаем ЭДС ячейки: ЭДС=ое — ля=1,26 — 0,03=1,23 В. ЭДС> О, следовательно, ячейка является гальваническим элементом.
Значения стандартных и формальных потенциалов приведены в прилоясеиии Х1У. Задачи 1. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции НэБОэ+ +бН +бе=Н,Б+ЗН,О, исходя иэ стандартных потенциалов Е~н,а и ~н,ю,уэ Ответ: 0,36б В. 81 2. Рассчитайте стандартныи потенциал полуреакцви Спз++ 31 + +е=Сп1+1;, исходя из величины стандартного потенциала пары Си(П)/Си(1). Ответ: 0,859 В.
3. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакцин АБ~С1О1+ +2е=2А8+С,О3, зная величину стандартного потенциала пары Ай(1)/Ай. Отвеис 0,492 В. 4. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакцин А1(ОН)~ + +Зе=А1+4ОН, исходя вз величины стандартного потенциала полуреакции А1з++Зе=А1. Отвевк — 2,309 В. 5. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакцяи Н81~3 + 2е = =Нй+41, если известен стандартный потенциал полуреакцин Нйз+ +2е=Н8.
Ответ: — 0,036 В. б. Рассчитайте стандартный потенциал полуреакции 2НХОх+ +6Н++бе=Х,+4Н,О, зная стандартный потенциал полуреакции 2ХОз +8Н +бе=Х2+4Н1О. Ответ: 1,457 В. 7. Рассчитайте стандартный потенциал цолуреакцин Н2АзО,„+2е+ЗН+ =НзАвОз+Н,О, исходя нз величины стандартного потенциала пары НАеО~~ /НзАвОь Ответ: 0,676 В. 8. Рассчитайте произведение растворимости Ай,СгО4, зная величину стандартного потенциала полуреакции Ай,СгО„+2е=2А8+ +СГОА2 . Ответ: 1,08 10 12, 9.
Рассчитайте константу устойчивости комплекса Сб(СХ)$, если известен сгандаРтный потенциал полУРеакции Сб(СХ)вз + 2е = =Сб+4СХ . Ответ: 6,51 10гв 10. Стандартный потенциал полуреакцни 2Н,О+ 2е = Н, + 20Н равен — 0,826. Рассчитайте константу автопротолиза воды. Ответ: 10 10 11.
Рассчитайте формальный потенциал полуреакции Сп~'+ +С1 +е=СаС1 в 0,5 М растворе НС1, исходя из величины стандартного потенциала полуреакции Спз++е=Си+. Ответ: 0,484 В. 12. Рассчитайте формальный потенциал полуреакции Си(ХНзЯ'+ +е=Си(ХНзК+2ХН, в 2,0 М растворе аммиака, исходя нз стандартного потенциала пары Си(П)/Си(1). Ответ: — 0,076 В. 13. Рассчитайте формальный потенциал полуреакцни БО~в + +4Н++2е=Н,БО,+Н,О при рН 1,00.
Ответ: 0,052 В. 14. Рассчитайте равновесные концентрации ионов Сб(11) н Ге(И) после встряхивания 0,05 М раствора СбБО„с избытком железных опилок. Ответ: 1Сб*~) =2,2 10 з М; (Рез+)=48 10 ~ М. 15. Рассчитайте константу равновесия и определите направление реакции Н,Аз04+31 +2Н+ =НзАзО~+Н20+1з при а) рН вЂ” 0,6; б) рН 5,0. Ответ: а) 92,5, слева направо; б) 6,0 10 ", справа палево. 16. Рассчитайге копстаиту равиовесия реакции между конами ВгОз и Вг пРи РН 2,0.
Укажите фактоР эквивалентности окисли- . О: 4,6 10";У=115. 17. Возможна ли реакция между Н,БеО, и Вг -иовами в растворе, в котором потенциал водородного электрода равеи — 0,02 В7 Ответ подтвердите расчетом. Отеет: невозможна, так как 18 К= — 24,9. 18. Рассчитайте константу равновесия реакции между ионами ПО~э+ и Си(П) в растворе, в котором потенциал водородиого электрода равен +0,05 В.
При каком значении рН реакция не происходит (К~1)? Олмет: З,З. 10э; реакция ие происходит при рН ) 1,53. 19. Рассчитайте ЭДС гальванического элемента и константу равновесия, протагающей в ием реакции: Хп ! УлС1, (0,02 М) 1 РЬБО„, Ма,БО4 (0,10 М) 1РЬ Отеевп 0,487 В" б 3 10~э 20. Рассчитайте ЭДС электрохимической ячейки: а) А8! А8ХО~ (0,010 М), Ь1НЗ (0,50 М) !! НБК1ь КС1 (0,10 М) ) Н8; б) НБ~НБ,БО„, БОф (2,0 М)1АБС1, КС1(0,10 М))А8 и укажите, является ли она гальваническим элементом или электролитической ячейкой.
Отвеет а) 0,018 В, гальванический элемент; б) — 0,314 В, электролитическая ячейка. 21. Рассчитайте константу диссоциации слабой кислоты НА, если ЭДС гальванического элемента Р1, Н, (1 атм) ! НА (0,50 М) 1 АБС1, ХаС1 (1,0 М) ! Ай равна 0,568 В. Ответ: 4,72 10 '~. Вопросы 1. Напишите уравнение Пернета и поясните значения всех входящих в него величин. 2. Что такое обратимая окислительно-восстановительиая система7 3. Что такое стандартный потенциал окислительно-восстановительной полуреакции7 4. Какие факторы влияют на величину стапдартного потепциалау аз 5. Что такое реальный потенциал окислительно-восстановительной полуреакции? б.
Какие факторы влияют на величину реального потенциала? 7. Сформулируйте правила записи гальванического элемента. В. Почему для оценки окислительно-восстановительного равновесия обычно используют значения потенциалов, а не констант. равновесии? 9. Выведите формулу для расчета константы равновесна реак-' ции окисления — восстановления. 10. Как определить направление реакции окисления — в новлення и полноту ее протекания? 11.
Как ускорить медленные окнслительно-воссгановнтель реакции? Приведите примеры. 12. Что такое нндуцнрованные реакции? Приведите примеры. 13. Чем отличаются индуцированные цепные реакции от нн дуцировавных сопряженных? 14. Чем индуктор отличается от катализатора? 15. Выведите выражение для стандартного потенциала систе цианидных комплексов железа Ре(СХ)6 ь~ре(СХ)е~ „исходя нз стан дартного потенциала пары Ре(И1)/Ре(11). 16. Выведите выражение для реального потенциала систе салвцилатных комплексов железа РеЦ /ЕеЦ, исходя из стан дартного потенциала пары Ре(!Н)/Ре(П).
17. Почему восстановление с помощью серебряного редуктора целесообразно проводить в среде Н,БО4? 18. В каком случае н почему восстановительная способность железа (П) будет выше: в среде 1 М НгБО~ нлн 1 М НзРОд 19. В каком случае и почему восстановительная способность серебра будет выше: в среде 1 М КСХ нли 1 М ХНз? 20. Как и почему изменяегся восстановительная способность железа (П) в присутствии соляной кислоты при увеличении ее концентрацин? 21. Нашппите окнслительно-восстановительные полуреакции, потенциалы которых ограничивают возможность хранения водных растворов сильных окислителей н восстановителей.
22. Приведите примеры использования окислнтельно-восстановительных реакций для растворения малорастворимых соединений. 23. Назовите основные окнслителн н васстановнтели, используемые в анализе для разделения и обнаружения ионов. Напишите соответствующие полуреакцин. Глава 3. Графические методы описания равновесий Графические методы описаник равновесий удобны, наглядны, лаконичны и полезны, позволяют оценить состовние химической системы, погрешности измерений, константы реакций и т.ц., не прибегал к сложным расчетам. Длл описании ионных ра2]новесий наибольшее распространение получили распределительные и концентрацнонно-логарифмические диаграммы. 3.1. Диаграммы дли растворов слабых кислот В растворе слабой кислоты Н„А устанавливаются равновесия (зариды частиц дла простоты опущены): Н А Н„1А+Н+ Ню-1А ~ Нт-2А+ Н+ НА А+Н+ Моларнал доля (а-коэффициент) длл любой формы Н А имеет вид ]н1А] 1"Н1А СА 1 Кц!4~2 -" «Ае-1]н*] (З.]) к д12г д'- '~,ю+к,1к'2'- 'к.
-1(н']+2гА1]н'1 +(н'1 ]рафик, построенный в координатах а — РН, представляет собой распределительную диаграмму (рис. 3.1). Используя распределительную лиат. рамму, можно легко определить состав раствора лри заданном значении РН. Если последовательные константы кнслотностн различаются не менее чем в 104 раз, то длк таких 85 од б,' 8 ~0 ) рН 48 К1 ~8Г, 48 ХЗ Рве. ЗЛ. Заввснмосп моларных долей нродуатов двесоцвцвн фосфорной хнслоты от рН раствора (расцредавательнал лвасрамма) кислот прн любых значениях рН существуют не более двух форм, а за пределами интервала рК;+ 2 равновесная концентрация одной из форм практически равна 1бй%. Если же последовательные константы различаются меньше, чем на 4 порядка, в растворе возможно существование более чем двух форм (рис.
3.2). Положение точки пересечения двух соседних кривых позволяет определить соответствующую ступенчатую константу кислотности (см. рнс. 3.1 н 3.2). Существует другой способ представления диаграмм распределения. По оси ординат откладывают не молярные доли, а суммы молярных долей отдельных форм. Первая кривая на таких диаграммах строится в координатах ан а — рН„вторая — (ан а+ ан,а)— рН, третья — (ц~ ~+ан„,а+ни ха) — рН и т. д. (рнс.
3.3 н 3.4). Обласпи, заключенные между кривымн на таких диаграммах, отвечают области доминирования той или иной формы. Если провести вертикальную линию, параллельную оси ординат, при определенном значении рН, то отрезки, отсекаемые на ней кривыми, пропорциональны величинам сс определенных форм. Для описания равновесия в подобных системах помимо а-коэффициента используют также другую величину — Зтумщию образовано 0,8 о,б 0,4 О,2 01 2 3 45 67 89!ОН22!Эрн Рве.
ЗЛ. Завнснмость модерных далей отдельных форм ЭДТА от рН раст (расорсделнхельнаа дввтрамма) Зб ьз 1,0 од ~ 0 !2 !4рН !е кз р е. 3З. Соотвошевие молхрвых долей продуктов диссоциации 8-оксвхиволвва в заеисимоств от рН раствора нид. Функцией образования й называется среднее число протонов, связаниых с кислотным остатком: (НА)+2(НзА)+ ...+!п(Н А) св — (Н+) н!я"!— сх сх (3.2) Величина, равная нз — й, иазывается функцией диссоциации. Кривая зависимости й — рН является кривой образоваиия, а зависимость (о!- й) — рН вЂ” кривой диссациации. Призер 1.
Постройте кривые образовавив и двссоциации сероводородиой квсло- тызивтерзалерН 40 — 1400 К ! 89'10 а К т 1,3 10 юз Рпвеиие. По формуле (3.1) вычвслзем молщжые доли всех частиц в растворе в по формулам (3.2), (3.3) фуиздви образовавих и диссоциацвв. Как ввдво, кривые, построеввые по давным таблвцы, выевзт четко выраиеввые перегибы (рис 3.5). Концентрационно-логарифмическая диаграмма представляет со- бой зависимость логарифма равновесной концентрации отдельных 87 Очевидно, что йоз'1=апх+2ав,а+-.+удаи к. (3.3) о, а, 4 6 8 10 12 !4рН 0 1 2 3 4 5 6 7 а 9 10111213РН Рве. ЗА. Заввсамость Ха оттелевых Рве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
