Тема 9. Ряд стандартних електродних

ПОТЕНЦАЛІВ МЕТАЛІВ

Завдання 1. Платівки з нікелю занурені у водні розчини солей: MgSO₄, NaCI, АІСІ₃ і CuSO_4.

З якими солями нікель буде реагувати?

Розв’язок

Умовою перебігу реакції між металом і сіллю є:

φ_{окисника}(ох) має бути більше за φ_{відновника} (red).

Метал при взаємодії з сіллю буде відновником, а йон металу в солі – окисником.

В запропонованих солях тільки електродний потенціал міді відповідає вказаній умові (див.ряд стандартних електродних потенціалів), тому нікель буде реагувати з купрум(ІІ) сульфатом.

Складаємо електронні рівняння:

Реакція можлива.

 

 

ТЕМА 10. ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ

Завдання 1. В якій схемі гальванічного елемента залізо слугує катодом?

1. FeUFeSO₄UCuSO₄UCu;
2. FeUFeSO₄UZnSO₄UZn;
3. FeUH₂SO₄UCu.

Розв’язок

В гальванічному елементі більш активний метал, який має меншу алгебраїчну величину стандартного електродного потенціалу, слугує анодом (від’ємним електродом), а менш активний метал – катодом (додатнім електродом).

В запропонованих схемах гальванічних елементів тільки цинк має меншу величину стандартного потенціалу в порівнянні з залізом (див.ряд стандартних потенціалів).

Цій умові відповідає схема:

(-)ZnUZnSO₄UFeSO₄UFe (+)

При роботі цього гальванічного елемента відбуваютьсятакі півреакції:

A(-)Zn⁰ - 2b ºZn²⁺;

K(+)Fe²⁺ +2bºFe⁰.

Zn + Fe²⁺ = Zn²⁺ + Fe; Zn + FeSO₄ = ZnSO₄ + Fe

Більш активний метал витісняє менш активні з розчину солі.

Завдання 2. Визначити електрорушійну силу (е.р.с.) гальванічного елемента, представленого схемою:

(-)ZnUZnSO₄UCuSO₄UCu(+).

а) при стандартних умовах:

C_M(Zn²⁺) = C_M(Cu²⁺) = 1 моль/л;

б) якщо С_M(Zn²⁺) = 0,01 моль/л, C_M(Cu²⁺) = 0,1 моль/л.

Розв’язок

Якщо умови стандартні, то е.р.с. гальванічного елемента дорівнює різниці стандартних електродних потенціалів: від потенціалу окисника віднімають потенціал відновника.

В запропонованому гальванічному елементі Zn є відновником, а йон Cu²⁺ - окисником.

Отже, за стандартних умов е.р.с. = =

= 0,34В - (-0,76В) = 1,1В.

За нестандартних умов необхідно спочатку за фомулою Нернста обчислити електродні потенціали металів для заданих концентрацій солей, а потім знайти їх різницю.

Формула Нернста має такий вигляд:

.

Визначимо і :

.

.

е.р.с.= .

 

ТЕМА 11. КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ І ЗАХИСТ

ВІД КОРОЗІЇ

Завдання 1. Який метал буде кородувати в парі залізо – нікель в: а) кислому середовищі, б) в нейтральному середовищі.

Розв’язок

В кислому середовищі утвориться гальванічна пара, в якій залізо, к більш активний метал, буде анодом, а нікель – катодом.

Електролітом буде кислота, наприклад, H₂SO₄.

(-)FeUH₂SO₄UNi(+)

(-)Fe - 2b ºFe²⁺

(+)2H⁺ + 2b ºH₂

Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂.

Залізо витісняє водень з кислоти. Водень виділяється на нікелі.

В нейтральному середовищі окисником є кисень, розчинений у воді. Схема гальванопари буде мати вигляд:

(-)FeUH₂O³ O₂UNi(+)

Сумарне рівняння реакції: 2Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂, але Fe(OH)₂ окиснюється в Fe(OH)₃ за реакцією:

4Fe(OH)₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)_3.

Fe(OH)₃ частково втрачає воду і утворюється бура іржа:

Fe(OH)₃ = FeOOH + H₂O

2FeOOH = Fe₂O₃ ^. НО - іржа.

ТЕМА 12. ТВЕРДІСТЬ ВОДИ

Завдання 1. Обчислити, яку масу соди Na₂CO₃ необхідно додати до 1 м³, щоб усунути її твердість, що дорівнює 5 ммоль-екв/л?

Розв’язок

В 1 м³ води міститься 5 ммоль-екв ^. 1000 = 5000 ммоль-екв солей, що зумовлюють твердість.

З закону еквівалентів випливає, що соди треба додати до води таку ж кількість.

M(Na₂CO₃) = 2 ^. 23 + 12 + 16 ^. 3 = 106 (г/моль)

(г/моль)

1ммоль-екв Na₂CO₃ - 53 мг

5000 ммоль-екв Na₂CO₃ - X

мг = 265 г.

Для розв’язання задачі можна скористатись формулою:

(ммоль-екв/л),

де: m – маса речовини, яку необхідно додати для усунення твердості; М_Е – молярна маса еквівалента цієї речовини, V – об’єм води.

З формули визначаємо масу речовини:

.

(г/моль).

(г).

 

 

ЛІТЕРАТУРА

1. І.Є.Манековська. Хімія. Навчальний посібник. Рівне: НУВГП, 2010. – 250 с.

2. І.Є.Манековська, М.В.Яцков. Хімія, частина 1 (загально-теоретична). Навчальний посібник. Рівне: НУВГП, 2004.- 193 с.

3. І.Є.Манековська, М.В.Яцков. Хімія, частина ІІ (Хімія елементів). Навчальний посібник. Рівне: НУВГП, 2004.- 193 с.

4. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. – К.: Наукова думка, 1987. – 829 с.

5. Корнілов М.Ю. Термінологічний посібник з хімії. – К.: ІЗМН, 1996. – 256 с.