химический каталог




Курс общей химии

Автор Э.И.Мингулина, Г. Н.Масленникова, Н.В.Коровин, Э.Л.Филиппов

орода и кислорода из воды (для снижения омических потерь электролиз ведут в растворе NaOH), хлора и щелочи из раствора NaCl, фтора из расплава смеси NaF и HF, окислителей: пероксида водорода, перманганата калия, хлоратов, гипохлорита, хроматов и т. п., некоторых органических веществ, например анилина из нитробензола.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1. Рассчитайте равновесный потенциал электрода, на котором протекает реакция по уравнению

Pb02 + 4Н+ + 2е~ *± РЬ2+ + 2НаО

Стандартный потенциал равен 1,45 В. Активность иона РЬ2+ равна 0,1 рНЮ, Т = 298 К.

Решение. Потенциал окислительно-восстановительного электрода определяют по уравнению

с со , 2,3 RT . арьо2ан+

Ерьо2/РЬг+ = ЕРЬО2/РЬ2+ И —— lg \—

2F аръ2+а\\2о

Активности веществ в твердом виде и активность воды принимаются постоянными и входят в значение Е°, поэтому уравнение для определения потенциала упрощается;

о 2ЖТ , аН+

Ьрьо./Рь2+ = Ьрьо5/рь2+ Н—-туг— 'g——:—

upb +

Подставляя числовые значения R, Т и F и преобразуя уравнение, получаем

_ рп . 4-0,059 . 0,059 ,

Так как \gau+= — рН, то уравнение приобретает вид

Ерьо2/РЬ2+ = ЕРьо2/РЬГ+ — 0,118pH—0,02951gaPb2+. Подставим данные из условия задачи ЕРЬО2/РЬ2+= 1,45 - 0,118-10 - 0,02951gl0_' = 1,45 - 1,18 + 0,0295== + 0,30 В.

Пример 2. Рассчитайте стандартную ЭДС элемента, в котором при 298 К протекает реакция по уравнению Н2 + V2O2 ± Н20(ж).

Решение. Стандартная ЭДС элемента ?° определяется по уравнению ?298 = — AGiQg/nF, где nF — количество электричества, которое теоретически можно получить при электрохимическом превращении одного моля вещества; F — постоянная Фарадея; F — 96 500 Кл/моль — 96 500 Дж/(В • моль); AG298 — стандартная энергия Гиббса реакции, равная

AG298 = ДС7обр.н3о 2~ °бР-0-2— Собр.н2 ?

Из табл. IV.3 находим значения AGЈ6p. н2о (—237,4 Дж/моль); стандартные энергии Гиббса образования Нг и 0% равны 0. Тогда

AG* = — 237,4 — 0 — 0 = - 237,4 кДж/моль.

В соответствии с законом Фарадея при окислении 1 моль Нэ через электрод протекает два фарадея электричества (96500-2 Кл), следовательно,

со _ —237,4-Ю3 Дж/моль . 0« о

2.96,5-10 Дж/(моль-В) " 1'23 В'

Пример 3. Рассчитайте ЭДС элемента, в котором при 298 К установилось

равновесие Zn -4- 2Ag+± Zn2 + + 2Ag, aZni+=0,01 моль/л, aAg+= Ю-3 моль/л. Напишите уравнения электродных реакций.

Решение. ЭДС элемента равна разности равновесных потенциалов положительного и отрицательного электродов. На основании табл. VII. 1 можно заключить, что положительным в элементе будет серебряный электрод, а отрицательным — цинковый. Реакции на электродах можно представить в виде:

на катоде Ag+ -f- е~и=~Ag+

на аноде Zn — 2e~±Zn + Потенциалы металлических электродов по уравнению Нернста равны

Еме"+/Ме = Ееп+/Ме И р lgaMen + Подставляя в уравнение значение Е° (табл. VII.1), п, Т и F, получаем

О 09

EZn'+/Zn = - 0.76 + -p-lg 10 "2 = - 0,82 В,

О 09

EAg+/Ag = + 0,80 + JGUT3 - + 0,62 В.

?э = EAg+/Ag — Ezn'+/Zn = 1,44 В.

Пример 4. Напишите уравнения электродных процессов, суммарную реакцию в элементе и рассчитайте при 298 К ЭДС элемента, один из электродов которого кислородный со стандартным давлением кислорода и рН 4, а второй —-цинковый с azns+ = Ю-4 моль/л.

Решение. Уравнение реакции, протекающей на кислородном электроде в кислой среде (рН 4), можно записать в виде

Оа + 4Н+ + Ае~ 2Н20, ЕЬ2/нго = 1,23 В.

Потенциал кислородного электрода равен

„о , 2,3 ЯГ . Ро2 „о , 2,ЗЯ7\

ЕОГ/Н2О = ЕС>Г/Н2О Н —— = Е/Н,О Н LGAO2 — 0,059рН.

Подставляя в уравнение данные из условия задачи, получаем

0 0S9

ЕО2/Н,О = 1,23 Н — LGI - 0,059-4 = 0,99 В.

Уравнение реакции, протекающей на цинковом электроде: Zn2+ 2e~*Zn. Потенциал цинкового электрода по уравнению Нернста равен

2 3 RT О ОЭ

Ezn'Vzn = EZn*+/2n + \р Igazn'H- = - 0,76 + --IglO-4 = - 0,88 В.

Следовательно, цинковый электрод будет анодом, а кислородный — катодом. Суммарная реакция в элементе описывается уравнением

02 + 2Zn -f 4Н+ 2Zn2+ + 2Н20

Еъ ЕО2/Н20 - EZn»+/zn = 0,99 - (-0,88) = 1,87 В.

Пример 5. Определите массу цинка, которая выделится на катоде при электролизе раствора сульфата цинка в течение 1 ч при токе 26,8 А, если выход цинка по току равен 50 %.

Решение. Согласно закону Фарадея,

т = MsIt/96 500,

где т — масса вещества, окисленного или восстановленного на электроде; Мэ — масса моля эквивалентов вещества; / — ток; t —- продолжительность электролиза. Масса моля эквивалентов цинка в ZnSC>4 равна 65,38:2 = 32,69 г. Подставив в уравнение закона Фарадея числовые значения Мэ (Zn), / и t (3600 с), определим массу цинка, который должен выделиться:

mZn = 32,69-26,8-3600/96 500 = 32,69 г.

Так как выход по току цинка составляет 50 %, то практически на катоде выделится цинка тпр = 32,69 - 50/100 = 16,345 г.

Пример 6. Рассчитайте ток прн электролизе раствора в течение 1 ч 40 мин 25 с, если на катоде выделилось 1,4 л водорода, измеренного при н.у. Решение. Согласно закону Фарадея, имеем<

страница 101
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210

Скачать книгу "Курс общей химии" (2.81Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ноутбуки напрокат в москве
Фирма Ренессанс: лестницы металлические фото - качественно и быстро!
стул изо размеры
хранилище для документов москва

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)