Электродные потенциалы. Гальванический элемент

26. Составить таблицу электродных потенциалов алюми­ния в растворах с активными концентрациями Al³⁺: 1; 0,1; 0,01; 0,0001; 0,00001 моль/л и начертить кри­вую зависимости электродного потенциала от концент­рации ионов.

27. Вычислить, как изменится электродный потенциал цин­ка, если концентрация раствора сульфата цинка, в ко­торый погружена цинковая пластинка, уменьшится от 0,1 до 0,01 н.

28. Вычислить ЭДС гальванического элемента Ni/NiSO₄||CoSO₄/Co,

если [Ni²⁺]=0,001 моль/л и [Со²⁺]=0,1 моль/л.

29. Вычислить ЭДС концентрационного элемента, состав­ленного из двух водородных электродов, погруженных в растворы кислот с рН=2 и рН=4.

30. Имеются концентрационные цепи:

а) Ag/0,1 Н AgNO₃ || 0,01 Н AgNO₃/Ag;

б) Zn/0,0001 г-ион/л Zn²⁺|| 0,01 г-ион/л Zn²⁺/Zn

В отношении каждой из этих цепей вычислить элект­родные потенциалы и ЭДС.

31. Обозначить знаки электродов, указать направление по­тока электронов и вычислить ЭДС концентрационных цепей:

а) Pt, H₂/0,001 Н Hcl || 0,02 M H₂SO₄/ H₂, Pt;

б) Pt, H₂/0,00001 Н Hcl || вода/ H₂, Pt.

32. Сравнить ЭДС двух концентрационных цепей:

а) Zn/0,01 М ZnSO₄ || 0,1 M ZnSO₄/Zn;

б) Zn/0,001 М ZnSO₄ || 0,01 M ZnSO₄/Zn.

33. Указать знаки полюсов, направление потока электро­нов и ЭДС цепи (под обозначениями концентраций со­ответствующих растворов указаны степени диссо­циации электролитов α):

Ag/0,001 Н AgNO₃ || 0,01 Н AgNO₃/Ag

α = 1 α = 0,6

34. Дана концентрационная цепь

+Ag/[Ag⁺] = 0,05 г-ион/л || [Ag⁺] = х г-ион/л/Ag–

ЭДС цепи Е = 0,118 В. Чему равна концентрация раст­вора AgNO₃ при отрицательном электроде?

35. Имеется концентрационная цепь

+Cu/[Cu²⁺] = 0,1 г-ион/л || [Cu²⁺] = х г-ион/л/Cu–

Е - 0,059 В. Определить х.

36. Вычислите ЭДС и изменение энергии Гиббса для галь­ванического элемента, образованного магнием и цин­ком, погруженными в растворы их солей с концентра­циями ионов (моль/л): С = 1,8 10^–5, С = =2,5 10^–2. Сравните с ЭДС гальванического элемента, образованного стандартными электродами тех же ме­таллов.

37. Какие процессы происходят у электродов медного концентрационного гальванического элемента, если у од­ного из электродов С = 1 моль/л, а у другого - 10^–3 моль/л? В каком направлении движутся электроны во внешней цепи? Ответ дайте исходя из величины ЭДС и этой цепи.

38. ЭДС гальванического элемента, образованного нике­лем, погруженным в раствор его соли с концентрацией ионов Ni²⁺ 10^–4 моль/л, и серебром, погруженным в раствор его соли, равна 1,108 В. Определите концент­рацию ионов Ag⁺ в растворе его соли.

39. Концентрационная гальваническая цепь составлена магниевыми электродами, погруженными в растворы MgSO₄ разной концентрации: Mg/2 М MgSO₄ || Mg/0,001 Н MgSO₄

Кажущаяся степень диссоциации в 0,001 Н MgSO₄ равна 87%. Определите степень электролитической диссоциации MgSO₄ в 2М растворе, если ЭДС цепи равна 0,103 В.

40. Исходя из величины стандартных окислительно-восста­новительных потенциалов и значения , определи­те, будет ли работать гальванический элемент, в кото­ром на электродах протекают процессы:

а) – 2e^– = Hg²⁺;

б) PbO₂ + 4H⁺ + 2e^– = Pb²⁺ + 2H₂O

41. Будет ли работать гальванический элемент, состоящий из водородных электродов, погруженных в 1 Н и 0,1 Н растворы КОН при 25⁰С, если кажущаяся степень дис­социации растворов КОН соответственно равна 77 и 91%?

42. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO₃ составил 95% от значения его стандартного электрод­ного потенциала. Чему равна концентрация ионов Ag⁺ (в моль/л)?

43. Составьте схему работы гальванического элемента, об­разованного железом и свинцом, погруженными в 0,005 М растворы их солей. Рассчитайте ЭДС этого элемента и изменение величины энергии Гиббса.

44. При какой концентрации ионов Zn²⁺ (в моль/л) потен­циал цинкового электрода будет на 0,015 В меньше его стандартного электродного потенциала?

45. При какой концентрации ионов Cu²⁺ (моль/л) значе­ние потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода?

46. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальваничес­кого элемента, состоящего из свинцовой и магниевой пластин, опущенных в растворы своих солей с концент­рацией [Pb²⁺] = [Mg²⁺] = 0,01 моль/л. Изменится ли ЭДС этого элемента, если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз?

47. Гальванические элементы составлены по схемам:

а) Fe³⁺/Fe²⁺ || Ag⁺/Ag;

б) ClO + 6H⁺/Cl^– + 3H₂O || 2J^–/J₂.

Рассчитайте ЭДС этих элементов при стандартных ус­ловиях и найдите изменение энергии Гиббса протекаю­щих в них реакций, уравнения которых напишите в ионно-молекулярной и молекулярной формах.

48. Как будет смещаться равновесие в системах при работе составленного из них гальванического элемента:

а) CrO +2H₂O/CrO +4OH^– и ClO^–+2H⁺/Cl^–+H₂O;

б) MnO₂+4H⁺/Mn²⁺+2H₂O и NO +H₂O/NO +2OH^–.

Напишите уравнения соответствующих реакций. Опре­делить ЭДС и .

49. Нормальные потенциалы олова и свинца равны –0,14 В и –0,13 В. Покажет ли амперметр ток в галь­ваническом элементе, образованном из полуэлементов Sn|Sn²⁺ C_м = 1 моль/л || Pb²⁺ C_м= 0,46 моль/л |Pb.

50. В каком направлении пойдет ток в гальваническом элементе, состоящем из водородных электродов, нахо­дящихся в растворах с рН 2 и рН 13? Какова ЭДС это­го элемента?

ЭЛЕКТРОЛИЗ

51. Одной и той же силы ток одновременно пропускался через водный раствор H₂SO₄ и (в отдельном электро­лизере) через расплав хлористого цинка. В результате электролиза раствора серной кислоты получено 200 мл водорода, измеренных при 25⁰ и 740 мм рт.ст. (газ су­хой). Сколько теоретически должно выделиться цинка на катоде второго электролизера?

52. Электрический ток силой в 6 А в течение 1 ч 14 мин 24 сек осадил на катоде 8,14 г металла из химичес­кого соединения, в котором он двухвалентен. Чему равна атомная масса металла и какой это металл?

53. Электролизер содержит раствор Pb(NO₃)₂, анод свин­цовый. Сила тока 5 А, продолжительность электролиза 2 ч 40 мин 50 сек. Вычислить теоретическую убыль в весе свинцового анода в результате электроокисления.

54. Деталь подверглась марганцеванию. Электролит - раст­вор MnSO₄. Сила тока 5 А. Вычислить выход металла- покрытия (марганца) по току, если в течение 1 ч на поверхности детали выкристаллизовалось 3,078 г чис­того марганца.

55. При электролизе водного раствора хлористого натрия было получено 600 мл 1 Н раствора NaOH (электро­лиз проводился с применением диафрагмы). В течение того же времени в серебряном кулонометре, включен­ном последовательно в цепь и содержащем раствор AgNO₃, на катоде выделилось 52,56 г металлического серебра. Вычислить выход едкого натра в процентах от теоретического.

56. Деталь была оцинкована за 1 ч 40 мин. Электролит - раствор ZnSO₄. Вес металла покрытия (т.е. Zn) состав­ляет 7,8456 г. Выход по току 77,2%. Чему была равна сила тока?

57. Деталь хромируется в водном растворе Cr₂(SO₄)₃. Сила тока 3 А. Определить продолжительность электролиза, если на поверхность детали необходимо нанести элект­рокристаллизацией 1,3 г хрома и если выход по току принять равным 40%.

58. Вычислить время, в течение которого должен быть про­пущен ток 0,5 А через раствор серебряной соли, чтобы покрыть металлическую пластинку слоем серебра тол­щиной 0,02 мм, если общая поверхность пластинки 500 см³, а выход по току 95,5% ( = 10,5 г/см³).

59. При электролизе водного раствора азотнокислого вис­мута на катоде выделилось в течение 1 ч 14 г висмута. Выход по току 94%. Вычислить силу тока.

60. Сколько электричества надо пропустить через раствор, чтобы получить 1 т NaOH при электролизе раствора NaCl? Выход по току 95%.

61. Вычислить количество электричества, которое надо пропустить через раствор CuSO₄, чтобы получить 1 т меди. Выход по току 98%.

62. При электролизе раствора сульфата никеля током 10 А в течение 5 ч на катоде выделилось 53,21 г никеля. Вычислить выход по току.

63. Вычислить процентную концентрацию раствора, обра­зовавшегося в результате электролиза 400 мл 10%-но­го раствора гидроксида натрия (ρ = 1,1 г/см³), если известно, что при этом выделилось 56 л кислорода

(при н.у.).

64. 10 г гидроксида калия, содержащего примесь хлорида калия, растворены в воде, и раствор подвергнут элект­ролизу. При этом на аноде выделилось 224 мл хлора (при н.у.). Вычислить процентное содержание примеси в гидроксиде калия, считая электролитическое раз­ложение веществ полным.

65. Через 2 л 6%-ного раствора гидроксида калия (ρ =1,05 г/см³) пропущен электрический ток. В ре­зультате концентрация раствора изменилась (увеличи­лась или уменьшилась?) на 2%. Какие вещества и в каких количествах выделились при этом на элект­родах?

66. Через последовательно включенные в цепь постоян­ного тока растворы AgNO₃ и CuSO₄ пропускался ток силой в 5 А в течение 10 мин. Какая масса каждого металла выделится при этом на катодах?

67. При электролизе раствора, содержащего 76 г FeSO₄, до полного разложения соли на катоде выделилось же­лезо массой 13,44 г, а на аноде - кислород объемом 4,48 л (н.у.). Найдите выход по току для железа и кис­лорода.

68. Ток силой в 2 А в течение 1 ч 28 мин выделил на ка­тоде (при 100%-ном выходе по току) 6,5 г металла. Найдите молярную массу его эквивалента.

69. При электролизе соли двухвалентного металла ток си­лой в 1 А в течение 1 ч выделил на катоде 2,219 г ме­талла. Определите, какой это металл.

70. Какое количество электричества в кулонах и ампер ча­сах потребуется для полного выделения никеля из раствора, содержащего его сульфат массой 30,9 г. Ка­кой массы серная кислота образуется при этом в при­анодном пространстве, какие газы и в каком объеме (н.у.) выделятся на катоде и аноде?

71. Ток силой 4 А пропускали через электролизер в тече­ние 16 мин 5 с. За это время на катоде выделился сви­нец массой 4,14 г из расплава одного из его соедине­ний. Определите, было ли это соединение двух- или четырехвалентного свинца.

72. При электролизе одного из соединений олова ток си­лой в 10 А за 3 мин выделил на электродах металл массой 0,554 г и хлор объемом 209 мл (н.у.). Найдите формулу этого соединения.

73. Через две электролитические ячейки, соединенные последовательно, пропускался электрический ток, ко­торый выделил на катоде первой ячейки медь массой 19,5 г из раствора CuSO₄. Найдите массу цинка, кото­рый выделится при этом на катоде второй ячейки, если его выход по току составляет 60%.

74. Какое количество электричества в кулонах потребуется для полного электролитического разложения сульфата кадмия, содержащегося в растворе объемом 200 мл мо­лярной концентрации эквивалента 0,5 моль/л. Най­дите также массу продуктов электролиза по теорети­ческим расчетам.

75. Вычислите массовую долю примесей в черновом свин­це, если при его очистке электролизом убыль массы свинцового анода, равная 414 г, сопровождалась выде­лением на катоде чистого свинца массой 372,6 г.