Учителю химии
картотека по химии (8 класс) на тему

Степень окисления (окислительное число). Окисление и восстановление

Степень окисления (о.ч.) элемента в соединении – это электрический заряд данного атома, вызванный смещением валентных электронов к более электроотрицательному атому.

Для  вычисления  степени  окисления  элемента  в  соединении  следует  исходить  из  следующих положений:

1) степени  окисления  элемента  в  простых  веществах  принимаются  равными  нулю;

2) алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов, входящих в состав молекулы, равна нулю;

3) постоянную степень окисления в соединениях проявляют щелочные металлы (+1), металлы главной подгруппы II группы,  цинк  и  кадмий (+2);

4) водород  проявляет  степень  окисления +1 во  всех соединениях, кроме гидридов металлов (NaH, CaH2 и т.п.), где его степень окисления равна-1;

5) степень  окисления  кислорода  в  соединениях  равна - 2, за  исключением  пероксидов (-1) и  фторида кислорода OF2 (+2).

Исходя из сказанного, легко, например, установить, что в соединениях NH3, N2H4, NH2OH, N2O, NO, HNO2, NO2 и HNO3 степень окисления азота соответственно равна -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5.

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции связанные с передачей электронов, в результате этого изменяется степень окисления одного или нескольких участвующих в реакции элементов.  

Отдача  атомом  электронов,  сопровождающаяся  повышением  его  степени  окисления, называется  окислением; присоединение  атомом  электронов, приводящее к понижению его степени окисления, называется восстановлением. Вещество,  в  состав  которого,  входит  окисляющийся  элемент,  называется  восстановителем; вещество, содержащее восстанавливающий элемент, называется окислителем.

2Al +3CuSO4= Al2(SO4)3+ 3Cu.

 В рассмотренной реакции взаимодействуют два вещества, одно из которых служит окислителем (CuSO4),  а  другое-  восстановителем (алюминий).  Такие  реакции  относятся  к  реакциям межмолекулярного окисления  восстановления. Реакция:

3S + 6KOH = K2SO3+ 2K2S +3H2O

служит примером реакции самоокисления-самовосстановления (диспропорционирования), в которых функции  окислителя  и  восстановителя  выполняет  один  и  тот  же  элемент.  В  последней  реакции свободная сера (степень окисления 0) выступает одновременно в роли окислителя, восстанавливаясь до степени окисления -2 (K2S), и в роли восстановителя, окисляясь до степени окисления +4 (K2SO3).

Подобные реакции возможны, если соответствующий элемент находится в исходном соединении в промежуточной степени окисления; так, в рассмотренном примере степень окисления свободной серы (0)  имеет  промежуточное  значение  между  возможными  максимальной (+6)  и  минимальной (-2)

степенями окисления этого элемента. В реакции:

(NH4)2Cr2O7= N2+ Cr2O3+ 4Н2O

восстанавливается хром, понижающий степень окисления от +6 до +3, а окисляется азот, повышающий степень окисления от -3 до 0. Оба эти элемента входят в состав одного и того же исходного вещества.

Реакции такого типа называются реакциями внутримолекулярного окисления-восстановления. К ним относятся, в частности, многие реакции термического разложения сложных веществ.

П р и м е р 0пределите степень окисления хлора в KClO3.

Решение   Неизвестная степень окисления атома хлора в KClO3 может быть определена путем следующего рассуждения: в молекулу входит один атом калия со степенью окисления +1 и три атома кислорода, каждый из которых имеет степень окисления -2, а общий заряд всех атомов кислорода -6.

Для сохранения электронейтральности молекулы атом хлора должен иметь степень окисления +5.

П р и м е р Определите степень окисления хрома в K2Cr2O7.

Решение   Используя выше приведенные рассуждения, находим, что на два атома хрома в молекуле K2Cr2O7 приходится 12 положительных зарядов, а на один + 6. Следовательно, окислительное число хрома +6.

П р и м е р  Какие окислительно-восстановительные свойства могут проявлять следующие соединения Na2S, S, SO2, H2SO4?

Решение    ВNa2S окислительное  число  серы -2, т.е.  сера  имеет  законченную  электронную конфигурацию и не способна к присоединению, а способна только к потере электронов. Следовательно,  Na2S в окислительно-восстановительных реакциях проявляет только восстановительные свойства.

Методика составления уравнений ОВР

Используют два метода: электронного баланса и полуреакций (электронно-ионный).

При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций с использованием метода электронного баланса следует:

1 В левой части записать формулы исходных веществ, а в правой - продуктов реакции.  Для удобства и единообразия принято сначала в исходных веществах записать восстановитель, затем окислитель и среду (если это необходимо); в продуктах реакции- сначала продукт окисления восстановителя, продукт восстановления окислителя, а затем другие вещества.

Na2SO3+ KMnO4+ H2SO4 →Na2SO4+ MnSO4+ K2SO4+ H2O.

2 Определить окислительные числа элементов до и после реакции:

3   Определить окислитель и восстановитель. Сера в Na2SO3 повышает свою степень окисления, т.е. теряет электроны, в процессе реакции окисляется, значит Na2SO3 - восстановитель.

Марганец в KMnO4 понижает свою степень окисления, т.е. присоединяет электроны, в процессе реакции восстанавливается, значит KMnO4 - окислитель.

4  Составить электронный баланс, для этого записать в левой части начальное состояние серы и марганца, а в правой - конечное и определить число потерянных S+4 и принятых Mn+7 электронов:

Общее число электронов, отданных всеми атомами восстановителя, должно быть равно общему числу электронов, принятых всеми атомами окислителя.

Определить общее число потерянных и принятых электронов (общее наименьшее кратное). Оно равно10. 10 электронов теряют 5 атомов серы и присоединяют 2 атома марганца.

5  Перенести эти коэффициенты в уравнение реакции к окисленным и восстановленным формам восстановителя и окислителя:

5Na2SO3+ 2KMnO4+ H2SO4 →5Na2SO4+ 2MnSO4+ K2SO4+ H2O.

6  Подобрать  и  расставить  коэффициенты  для  молекул  других  соединений,  участвующих  в реакции.

Определив количество кислотных остатков SO2−4, пошедших на солеобразование MnSO4 иK2SO4 (оно равно3), поставить коэффициент к H2SO4:

5Na2SO3+ 2KMnO4+ 3H2SO4 →5Na2SO4+ 2MnSO4+ K2SO4+ H2O

и по количеству моль-атомов водорода в H2SO4 определить количество моль H2O:

5Na2SO3+ 2KMnO4+ 3H2SO4= 5Na2SO4+ 2MnSO4+ K2SO4+ 3H2O.

Правильность расстановки коэффициентов проверить по равенству числа атомов кислорода в левой и правой частях уравнения.

При составлении уравнений ОВР с применением метода полуреакций следует:

1  Составить схему реакции с указанием исходных веществ и продуктов реакции, найти окислитель и восстановитель.

2  Составить  схемы  полуреакций  окисления  и  восстановления  с  указанием  исходных  и образующихся реально существующих в условиях реакции ионов или молекул.

3  Уравнять число атомов каждого элемента в левой и правой частях полуреакций; при этом следует помнить, что в водных растворах в реакциях могут участвовать молекулы H2O, ионы Н+ или ОН-.

4  Уравнять суммарное число зарядов в обеих частях каждой полуреакции; для этого прибавить к левой или правой части полуреакции необходимое число электронов.

5  Подобрать множители (основные коэффициенты) для полуреакций так, чтобы число электронов, отдаваемых при окислении, было равно числу электронов, принимаемых при восстановлении.

6 Сложить уравнения полуреакций с учетом найденных основных коэффициентов.

7 Расставить коэффициенты в уравнении реакции.

Метод полуреакций(электронно-ионный)

Следует иметь в виду, что в водных растворах связывание избыточного кислорода и присоединение кислорода  восстановителем  происходят  по-разному  в  кислой,  нейтральной  и  щелочной  средах.  В кислых растворах избыток кислорода связывается ионами водорода с образованием молекул воды, а в нейтральных и щелочных- молекулами воды с образованием гидроксид-ионов, например:

Присоединение кислорода восстановителем осуществляется в кислой и нейтральной средах за счет молекул  воды  с  образованием  ионов  водорода,  а  в  щелочной  среде - за  счет  гидроксид-ионов  с образованием молекул воды, например:

П  р  и  м  е  р  Закончите  уравнение  реакций  окисления  сероводорода  хлорной  водой,  протекающей по схеме:

H2S + Cl2 + H2O →H2SO4+ HC1

Решение   В ходе реакции степень окисления хлора понижается от 0 до -1 (Cl2 восстанавливается), а серы - повышается от -2 до + 6 (S-2 окисляется).

Уравнение полуреакции восстановления хлора:

При составлении уравнения полуреакции окисления S-2 исходим из схемы:

H2S →SO42−.

В ходе этого процесса атом серы связывается с четырьмя атомами кислорода, источником которых служат четыре  молекулы  воды.  При  этом  образуется  восемь  ионов  Н+;  кроме  того,  два  иона  Н+ высвобождаются из молекулы H2S. Следовательно, всего образуется десять ионов водорода:

H2S + 4Н2О →SO42− + 10H+.

Левая часть схемы содержит только незаряженные частицы, а суммарный заряд ионов в правой части схемы равен +8. Следовательно, имеет место равенство:

П р и м е р* Закончите уравнение реакции, протекающей по схеме:

As2S3+ HNO3 →H3AsO4+ H2SO4 + NO.

П  р  и  м  е  р    Используя  метод  полуреакций,  составьте  полные  уравнения  следующих окислительно-восстановительных реакций:

а) FeSO4 + KMnO4+ H2SO4 →

б) KClO3+ HCl →

в) Si + NaOH + H2O →

Решение

П р и м е р  Рассчитайте содержание KMnO4 (ω,%) в техническом продукте, если при действии на него раствором соляной кислоты массой 25 г образуется такое количество хлора, которое способно вытеснить весь иод из раствора, содержащего KI массой 83 г.

П р и м е р  При нагревании смеси нитратов натрия и свинца образовался PbO массой 22,3 г и выделился газ объемом 6,72 дм3(н.у.). Рассчитайте массу смеси исходных веществ.

П р и м е р  К раствору иодида калия в кислой среде добавлено 200 см3 0,6 н раствора дихромата калия. Какая масса иода выделилась?

П р и м е р*

Какую массу KClO3 следует взять для получения кислорода необходимого для реакции  каталитического  окисления  аммиака,  образующегося  при  нагревании  раствора (NH4)2SO4 массой 500 г (ω= 13,2 %) и Ca(OH)2 массой 100 г, содержащий примесь карбоната кальция (ω= 3,5 %).

П р и м е р  Объем газа, образовавшегося при полном разложении озона, больше объема, занимаемого чистым озоном на 4,48 дм3. Полученный после полного разложения озона газ смешали с H2S объемом 8,96 дм3 и сожгли. Продукты реакции растворили в 28,6 см3 раствораNaOH с массовой долей 40 % (ρ= 1,40 г/cм3). Рассчитайте  количество  и  состав  полученной  соли.  Определите  объем разложившегося озона.

П р и м е р*

Через озонатор пропустили кислород, полученный при разложении бертолетовой соли массой 24,5 г, при этом 5 % кислорода превратилось в озон. Определите состав озонированного кислорода.

П  р  и  м  е  р* 

Смесь  оксидов  азота (II) и (IV) объемом 5,6 дм3 (н.у.) была смешана с

кислородом объемом 2,016 дм3 (н.у.) и после реакции пропущена через раствор, содержащий гидроксид калия  массой 30 г.  Определите  состав  исходной  смеси  газов  в  объемных  процентах  и  вычислите массовые доли веществ в растворе, приняв, что конечная масса раствора составила1 кг и что после пропускания газов через раствор образовался остаток газов объемом 0,56 дм3(н.у.), не вступивших в реакцию.

Решение

П р и м е р Сколько граммов FeSO4 можно окислить в присутствии H2SO4 с помощью 0,25 н раствора K2Cr2O7 объемом100 см3?

П р и м е р  Навеску руды массой 0,2133 г растворили в серной кислоте без доступа воздуха.  Образующийся  сульфат  железа (II)  оттитровали 0,1117 н  раствором KMnO4  объемом17,20 см3. Определите содержание железа в руде (ω, %).

П р и м е р*  К 2,50 см3 раствора KClO3 (ρ= 1,02 г/см3) прибавили 25,00 см3 0,12 н раствора FeSO4,  избыток  которого  оттитровали 0,11 н  раствором KMnO4  объемом 5,00 см3.  Рассчитайте содержание KClO3(ω, %) в исходном растворе.

Задачи

505  Укажите, какие из указанных веществ могут проявлять только окислительные свойства, только восстановительные  свойства, проявляют  окислительно-восстановительную  двойственность:  а) MnO2, KMnO4, P2O5, Na2S;  б) K2SO3, HNO3, H2S, NO2;  в) Cr, Na2CrO4, KCrO2, K2Cr2O7;  г) NH3,

KClO2, N2, KNO3, K2MnO4.

507 Реакции выражаются схемами:

а) Na2SO3+ KIO3+ H2SO4 →Na2SO4+ I2+ K2SO4+ H2O;

б) CrCl3+ H2O2+ NaOH →Na2CrO4+ NaCl + H2O;

в) MnSO4+ PbO2+ HNO3 →HMnO4+ PbSO4+ Pb(NO3)2+ H2O;

г) K2Cr2O7+ K2S + H2SO4 →K2SO4+ Cr2(SO4)3+ S + H2O.

Расставьте  коэффициенты  в  окислительно-восстановительных  реакциях.  Укажите  окислитель  и восстановитель. Какое вещество окисляется, какое восстанавливается?

508  Напишите уравнения реакций, в результате которых можно осуществить превращения: а) углерод  →  карбид  кальция  →  гидроксид  кальция  →  хлорная  известь  →  хлор  →  хлорат  калия  →кислород; б) сероводород → сера → диоксид серы → сернистая кислота → сульфит натрия → сульфат натрия.

509  Какие  сложные  вещества  можно  получить,  имея  в  распоряжении:  а) кремний,  водород, кислород,  натрий; б) азот,  кислород,  серебро  и  водород.  Напишите  уравнения  реакций  и назовите полученные продукты.

510  Напишите химические реакции, которые могут происходить между веществами: алюминием, диоксидом серы, дихроматом калия, щелочью и серной кислотой.

511  Какие химические соединения можно получить, осуществляя реакции между железом, серой и кислородом, а также с продуктами этих реакций. Напишите уравнения и условия протекания реакций.

512  Какую массу твердого дихромата калия надо взять, чтобы приготовит600 cм3 0,4 н раствора для реакций: а) обмена; б) окисления-восстановления?

513  Какую массу кристаллического перманганата калия надо взять для приготовления 500 см3 0,04 н раствора, предназначенного для окислительно-восстановительного титрования в кислой среде.

514  При  растворении  в  горячей  концентрационной  серной  кислоте  металла,  предварительно полученного восстановлением оксида металла (II) массой 48 г водородом, образовался сульфат металла и выделился газ объемом 13,44 дм3 (н.у.). Назовите металл?

515  Определите массу дихромата калия и объем раствора HCl c массовой долей 37 % (ρ= 1,19 г/cм3), необходимые  для  получения  хлора,  способного  вытеснить  весь  бром  из 266,4 cм3 раствора бромида калия с массовой долей 40 % (ρ= 1,34 г/cм3).

516  К 400 cм3 0,8 н раствора сульфата железа (II) приготовленного из расчета его обменного эквивалента, добавлено1600 cм3 воды. Определите эквивалентную концентрацию сульфата железа (II), как восстановителя, в полученном растворе.

517  На титрование 40 см3 раствора нитрита калия в кислой среде израсходовано 32 см3 0,5 н раствора перманганата калия. Вычислите эквивалентную концентрацию и титр раствора нитрита калия.

518  Какая  масса  сульфата  железа (II)  содержится  в  растворе,  если  при  его  окислении перманганатом калия в кислой среде получено100 см3

0,5 н раствора сульфата железа (III)?

519  При окислении в кислой среде 20 см3 раствора сульфита натрия потребовалось16,8 см3 0,5 н раствора перманганата калия. Определите массу сульфита натрия в исходном растворе.

520  Смесь оксидов железа (II иIII) массой 8,0 г растворили в избытке серной кислоты. Для реакции с полученным раствором затратили KMnO4 (ω= = 5 %) массой 31,6 г. Определите состав смеси(ω, %).

521*

Закончите уравнения окислительно-восстановительных реакций и расставьте коэффициенты. Укажите окислитель и восстановитель.

1 KI + H2O2+ HCl →I2+ ...

2 Na2FeO4+ HCl →

3 H2O2+ K2Cr2O7+ H2SO4 →O2+ ...

4 KMnO4+ H2O2+ H2SO4 →O2+ ...

5 MnO2+ H2C2O4+ H2SO4 →CO2...

6 FeSO4+ Pb3O4+ H2SO4 →PbSO4+ ...

7 K2S2O8+ Cr2(SO4)3+ H2O →K2Cr2O7+ ...

8 PbO2+ NaCrO2+ NaOH →

                                            t

9 Mn3O4+ KClO3+ K 2CO3→K2MnO4+ ...

10 FeCl2+ KMnO4+ ... →MnSO4+ ...

11 Fe(OH)2+ Cl2+ KOH →K2FeO4+ ...

12 Cr2O 3+ KClO3+ KOH →K2CrO4+ ...

13 NaClO + KI + H2SO4 →NaCl + ...

14 Cl2+ PH3+ H2O →H3PO4+ ...

15 Cl2+ KOH →

                        t

16 Cl2+ KOH →

17 FeS + H2O2+ H2SO4 →

18 O3+ MnO2+ NaOH →Na2MnO4+ ...

19 O3+ NO2 →N2O5+ ...

20 O3+ CrCl3+ KOH →

                      t

21 Zn(NO3)2→

22 KIO3+ Cl2+ KOH →

                               t

23 K2Cr2O7+ Cизб→

24 Na2CrO4+ H2O2+ H2SO4 →

25 H2O2+ As2S3+ NH3 →(NH4)3AsO4+ ...

26 CuFeS2+ HNO3 →Cu(HSO4)2+ ...

27 Cr2(SO4)3+ NaBrO3+ H2SO4 →

28 K2Cr2O7+ KI + H2SO4 →

29 Cr2(SO4)3+ Br2+ KOH →

                                              Ag+

30 Cr2(SO4)3+ K2S2O8+ H2O →

31 AlPO4+ Cизб →

32 PBr3+ KMnO4+ H2O →

33 H3AsO4+ KI + H2SO4 →

34 KMnO4+ H2C2O4+ H2SO4 →

35 AsH3+ AgNO3+ H2O →

36 P2S3+ KMnO4+ H2O →

37 CuI + KMnO4+ H2SO4 →

38 CuBr2+ KMnO4+ H2SO4 →

39 KH2CrO3+ Cl2+ KOH →

40 K2Cr2O7+ N2O4+ H2O →K[Cr(OH)4(H2O)2] + ...

41 Fe2O3+ O2+ KOH →K2FeO4+ ...

42 Zn + K2Cr2O7+ KOH →

43 Cu2S + HNO3(конц.) →H2SO4+ ...

44 K2Cr2O7+ H2SO4(конц.) →CrO3+

45 PbS + HNO3(разб.) →S + ...

46 Cu2O + HNO3(разб.) →

47 KClO3+ Na2SO3 →

48 H3AsO3+ KMnO4+ H2SO4 →

49 FeSO4+ KClO3+ H2SO4 →

50 FeCO3+ KMnO4+ H2SO4 →CO2+ ...

51 Fe(OH)2+ NaBrO + H2O →

52 Zn + KClO3+ KOH + H2O →

53 KNO3+ Al + KOH + H2O →

54 MnO2+ O2+ KOH →

55 MnO2+ KBr + H2SO4 →

56 KMnO4+ SO2+ H2O →

                                                                                  t

57 Fe(CrO2)2(тв) + K2CO3(тв) + O2→

58 KI(тв) + H2SO4(конц.) →

59 FeSO4+ Br2+ H2SO4 →

60 FeSO4+ KClO3+ H2SO4 →

61 HIO3+ H2S →

62 (NH4)2S + K2CrO4+ KOH + H2O →

63 Na3[Cr(OH)6] + Cl2+ NaOH →

64 Na2Cr2O7+ NaNO2+ H2SO4 →

65 K2Cr2O7+ K2S + H2SO4 →

66 CrCl3+ NaClO + NaOH →

67 Fe2(SO4)3+ KI →

68 NaNO2+ Cl2+ NaOH →

69 NH3+ Cl2 →

70 PH3+ KMnO4+H2SO4 →H3PO4+

522  При нагревании KClO3 часть ее разлагается с выделением кислорода, а часть с образованием перхлората и хлорида  калия. Определите массу и состав остатка, если при нагревании KClO3 массой 44,1 г выделился кислород массой 9,6 г.

523  Колба с хлорной водой массой 250 г выставлена на солнечный свет. Выделившийся газ собран, его объем оказался равным 0,112 дм3 (н.у.) Определите массовую долю (ω, %) исходного раствора хлора.

524  Определите массу бромной воды, которая необходима для окисления сульфата железа (II) массой 15,2 г в сернокислом растворе, если при 20 °С в воде массой 100,0 г растворяется бром массой 3,6 г?

525* Диоксид  серы  пропустили  через  раствор NH3  массой 180 г  с  массовой  долей 6,8%. Определите количество образовавшейся соли, если известно, что исходным количеством диоксида серы можно восстановить дихромат натрия массой 52,4 г, подкисленного H2SO4.

526  При  растворении  стали,  массой 3 г  содержащей  серу  в  виде  сульфида,  образовавшейся сероводород отогнали и поглотили раствором иода. Определите содержание серы в стали (ω, %), если с H2S прореагировало15 см3 0,01 М раствора I2.

527  При  обжиге  минерала,  состоящего  из  двух  элементов,  получили  оксид,  содержащий металл (III) с массовой долей 70 % и газообразный оксид, содержащий элемент (IV) с массовой долей 50 %, который количественно реагирует с дихроматом калия массой 117,6 г в сернокислой среде. Для

восстановления  металла  из  полученного  оксида  необходимо  затратить  алюминий  массой 16,2 г.  Назовите минерал, определите его массу. Ответ подтвердите расчетами.

528  Газ, полученный при сжигании сероводорода в избытке кислорода, прореагировал с 250 см3 раствора  гидроксида  натрия  с  массовой  долей 25 % (ρ= 1,28 г/см3) с  образованием  кислой  соли. Рассчитайте объем израсходованного сероводорода.

529* Смесь трех газов смешали в замкнутом сосуде и взорвали. Какая кислота образовалась при этом и какова ее концентрация (ω, %) в растворе, если известно, что первый газ получен при действии избытка раствора соляной кислоты на цинк массой 42,8 г; второй - разложением нитрата натрия массой

51,0 г и третий - при реакции взаимодействия избытка раствора соляной кислоты с диоксидом марганца массой 5,2 г?

530  Используя  метод  полуреакций  расставьте  коэффициенты  в  уравнениях  окислительно-восстановительных реакций:

1 NaOCl + KI + H2SO4 →I2 + NaCl + K2SO4+ H2O

2 Cr2O3+ KNO3+ KOH →K2CrO4+ KNO2+ H2O

3 Fe(OH)2+ NO2 →Fe(NO3)3 + NO + H2O

4 H2S + HNO3 →H2SO4+ NO + H2O

5 KI + H2SO4(конц) →I2 + S + K2SO4+ H2O

6 NaHSO3+ Cl2+ H2O →NaHSO4+ HCl

7 FeS2+ HNO3(конц) →Fe(NO3)3+ H2SO4+ NO + H2O

531* Восстановите левую часть уравнений.

1 →2K2CrO4+ 7KCl + 5H2O;

2 →2MnSO4+ 5I2+ 6K2SO4+ 8H2O;

3 →5S + K2SO4+ 2MnSO4+ 8H2O;

4 →NO + FeCl3+ NaCl + H2O;

5 →I2+ 2KNO3+ Pb(NO3)2+ 2H2O.

532  При  обжиге  минерала,  состоящего  из  двух  элементов,  получили  оксид  металла (III), содержащий  кислород  с  массовой  долей 30 % и  газообразный  оксид,  содержащий  элемент (IV) с массовой долей 50 %, который при поглощении его избытком раствора NaOH образует соль массой 50,4 г. Для восстановления оксида металла (III) необходим оксид углерода (II) объемом 6,72 дм3(н.у.). Определите формулу минерала и его массу.

533  Через раствор NaOH объемом 36,7 см3 (ω= 20 %; ρ= 1,2 г/см3) пропустили газ, полученный при взаимодействии меди массой10 г с раствором HNO3 объемом 50 см3 (ω= 81 %; ρ= 1,45 г/см3). Определить состав веществ в растворе(ω, %).

Электродные потенциалы. Гальванические элементы

Если окислительно-восстановительную реакцию осуществить так, чтобы процессы окисления и восстановления  были  пространственно  разделены,  и  создать  возможность  перехода  электронов  от восстановителя  к   окислителю  по  проводнику (внешней  цепи),  то  во  внешней  цепи  возникнет направленное  перемещение  электронов -  электрический  ток.  При  этом  энергия  химической окислительно-восстановительной  реакции  превращается  в  электрическую  энергию.  Устройства,  в которых происходит такое превращение, называются химическими источниками электрической энергии или гальваническими элементами.

Всякий гальванический элемент состоит из двух электродов - металлов, погруженных в растворы электролитов; последние сообщаются друг с другом - обычно через пористую перегородку. Электрод, на котором в ходе реакции происходит процесс окисления, называется анодом; электрод, на котором осуществляется восстановление, называется катодом.

При схематическом изображении гальванического элемента граница раздела между металлом и раствором  обозначается  вертикальной  чертой,  граница  между  растворами  электролитов – двойной вертикальной чертой. Например,  схема гальванического элемента, в основе работы которого лежит реакция:

Zn + 2AgNO3= Zn(NO3)2+ 2Ag

изображается следующим образом:

Zn |Zn(NO3)2| |AgNO3|Ag.

Эта же схема может быть изображена в ионной форме:

Zn  |Zn2+ |  |Ag+| Ag.

В данном случае металлические электроды непосредственно участвуют в происходящей реакции.

На аноде цинк окисляется

и в виде металла осаждается на электроде. Складывая уравнения электродных процессов (с учетом числа принимаемых и отдаваемых электронов), получаем суммарное уравнение реакции:

Zn + 2Ag+= Zn2+ + 2Ag.

В других случаях металл электрода не претерпевает изменений в ходе электронного процесса, а участвует лишь в передаче электронов от восстановленной формы вещества к его окисленной форме.

Так, в гальваническом элементе

Максимальное  напряжение  гальванического  элемента,  отвечающее  обратимому  протеканию происходящей в нём реакции, называется электродвижущей силой Е (э.д.с.) элемента. Если реакция осуществляется в стандартных условиях (с= 1 моль/дм3, t = 25 oC, P = 1атм = 105Па = 760 мм.рт.ст.), то

наблюдаемая при этом э.д.с. называется стандартной электродвижущей силой Е0 данного элемента.

Э.д.с.  гальванического  элемента  может  быть  представлена  как  разность  двух  электродных потенциалов ϕ, каждый из которых отвечает полуреакции, протекающей на одном из электродов. Так, для рассмотренного выше серебряно – цинкового элемента э.д.с. выражается разностью

П р и м е р  Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. магниево-цинкового гальванического элемента, в котором [Mg2+] = [Zn2+]= 1 моль/дм3.

Какой металл является анодом, какой катодом?

Решение

Схема данного гальванического элемента:

(-) Mg |Mg2+| |Zn2+|Zn (+).

П р и м е р  Гальванический элемент состоит из металлического цинка, погруженного в 0,1 М раствор нитрата цинка, и металлического свинца, погруженного в 0,02 М раствор нитрата свинца.  Вычислите э.д.с. элемента, напишите уравнения электродных процессов, составьте схему элемента.

П р и м е р  Стандартный электродный потенциал никеля больше, чем кобальта. Изменится ли это  соотношение,  если  измерить  потенциал  никеля  в  растворе  его  ионов  с  концентрацией 0,001 моль/дм3, а потенциалы кобальта - в растворе с концентрацией 0,1 моль/дм3?

П р и м е р   Магниевую пластинку опустили в раствор его соли. При этом электродный потенциал магния оказался равным -2,41 В. Вычислите концентрацию ионов магния (моль/дм3).

П р и м е р  После погружения железной пластинки массой 8 г в раствор нитрата свинца (II) объемом 50 см3(ρ= 1,23 г/см3) с массовой долей 15% масса соли уменьшилась втрое. Какой стала масса пластинки?

Решение

Fe + Pb(NO3)2= Pb + Fe(NO3)2 

M(Pb(NO3)2) = 331 г/моль; M(Pb) = 207 г/моль; M(Fe) = 56 г/моль.

Количество нитрата свинца (II) составит 0,15•50•1,23/331 = 0,0278 моль. По условию задачи масса железной пластинки уменьшилась втрое, т.е. концентрация Pb2+ составит 0,0278/3 = 0,0092 моль-ионов, а перешло на пластинку 0,0278 – 0,0092 = 0,0186 моль-ионов или 0,0186•207 = 3,85 г.

Перешло в раствор Fe2+ - ионов соответственно 0,0186•56 = 1,04 г. Следовательно, масса пластинки будет равна 8,00 – 1,04 + 3,85 = 10,81 г.

П р и м е р  Медный стержень массой 422,4 г выдержали в растворе нитрата серебра, после чего  его  масса  составила 513,6 г.  Рассчитайте  объем  израсходованного  раствора  азотной  кислоты (ρ= 1,20 г/см3)  с  массовой  долей 32 %, необходимый  для  растворения  медного  стержня  после выдерживания его в растворе нитрата серебра.

Решение

1) Cu + 2AgNO3= Cu(NO3)2+ ↓2Ag

2) 3Cu + 8HNO3= 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+ 4 H2O

3) 3Ag + 4HNO3= 3AgNO3+NO↑+ 2H2O

M(Сu) = 64 г/моль; М(Ag) = 108 г/моль; M(HNO3) = 63 г/моль

Масса выделенного по реакции (1) серебра составит 513,6 - 422,4 = = 91,2 г или 91,2/108 = 0,85 моль. Следовательно, в раствор перейдет согласно реакции (1) 0,85/2 = 0,425 моль Cu2+ или 0,425•64 = 27,2 г.

В растворе останется меди 422,4 - 27,2 = 395,2 г или 395,2/64 = 6,18 моль. На растворение данного количества  меди  по  реакции (2)  потребуется 8•6,18/3 = 16,475 мольHNO3.  По  реакции (3)  на растворение 0,85 моль серебра потребуется 4•0,85/3 = 1,13 моль HNO3.

Всего на растворение меди и серебра потребуется 16, 475 + 1,130 = 17,605 моль или 17,605•63 = 1109,12 г HNO3.  В  расчете  на  раствор  данной  концентрации  масса  раствора  кислоты  составит 1109,12•100/32 = 3466,00 г. Объем кислоты равен 3466,00/1,20 = 2888,3 см3.

Задачи

Для решения задач данного раздела использовать значения величин

0 ϕ  из таблицы 11.

534  Какие внешние изменения будут наблюдаться, если в три пробирки с раствором медного купороса внести соответственно небольшие кусочки металлического алюминия, свинца, серебра?

535  Увеличится,  уменьшится  или  останется  без  изменения  масса  цинковой  пластинки  при взаимодействии  ее  с  растворами:  а) CuSO4;  б) MgSO4;  в) Pb(NO3)2;  г) AgNO3;  д) NiSO4;  е) BaCl2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

536  При какой концентрации ионов Zn2+ (моль/дм3) потенциал цинкового электрода будет на 0,015 В меньше его стандартного электродного потенциала?

537  При какой концентрации ионов Cr3+ (моль/дм3) значение потенциала хромового электрода становиться равным стандартному потенциалу цинкового электрода?

538  Марганцевый  электрод  в  растворе  его  соли  имеет  потенциал -1,23  В.  Вычислите концентрацию (моль/дм3) ионов Mn2+. 

539  Рассчитайте электродные потенциалы магния в растворе хлорида магния при концентрациях (моль/дм3): а) 0,1; б) 0,01; в) 0,001.

540  При какой концентрации ионов Cu2+ (моль/дм3) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного электрода?

541  Цинковая пластинка массой 10,0 г опущена в раствор сульфата меди (II). После окончания реакции  пластинка  имела  массу 9,9 г.  Объясните  изменение  массы пластинки и определите массу сульфата меди (II), вступившей в реакцию.

542 После того как железную пластинку выдержали в растворе сульфата меди (II), ее масса изменилась на 1,54 г. Определите объем раствора азотной кислоты (ρ= 1,50 г/см3) с массовой долей 96 %, необходимый для снятия меди с пластинки.

543  Масса железного стержня после выдерживания в растворе нитрата меди (II) увеличилась на 1,6 г и составила 23,2 г. Рассчитайте массу железного стержня до погружения в раствор нитрата меди, а также массу меди после реакции.

544* Железная пластинка массой 10,0 г опущена в раствор хлорида неизвестного металла. После полного осаждения металла масса железной пластинки составила 10,1 г. Кадмиевая пластинка такой же массы (10,0 г), опущенная в такой же раствор, после осаждения на ней металла имела массу 9,4 г.

Хлорид какого металла содержался в растворе? Определите массовую долю (%) хлорида металла, если объем исходного раствора составил 100 см3

(ρ= 1,10 г/см3).

545  Какая масса технического железа, содержащего18% примесей, потребуется для вытеснения из раствора сульфата никеля (II) никеля массой 7,42 г.

546  В раствор нитрата серебра опущена медная пластинка массой 28,00 г. По окончании реакции масса пластинки оказалась равной 32,52 г. Определите массу нитрата серебра в растворе.

547  Из  каких  полуэлементов  следует  составить  гальванический  элемент  с  целью  получения максимальной э.д.с.:

а) Cu2+/Cu и Pb2+/Pb;

б) Cr3+/Cr и Fe2+/Fe;

в) Ni2+/Ni и Pb2+/Pb?

548  Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. медно- кадмиевого  гальванического  элемента,  в  котором [Cd2+] = 0,80 моль/дм3,  а [Cu2+] = 0,01 моль/дм3.

549  Какой гальванический элемент называется концентрационным? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, в котором серебряные электроды опущены в 0,01 н и 0,1 н растворы нитрата серебра.

550  При каком условии будет работать гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента, в котором никелевые электроды опущены в 0,002 н и 0,02

н растворы сульфата никеля.

551  Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с.  гальванического  элемента,  состоящего  из  свинцовой  и  магниевой  пластин,  опущенных  в  растворысолей  с  концентрацией [Pb2+] = [Mg2+] = 0,01 моль/дм3.  Изменится  ли  э.д.с.  этого  элемента,  если концентрацию каждого из ионов увеличить в одинаковое число раз?

552  Составьте схему, напишите электронные уравнения электронных процессов и вычислите э.д.с. гальванического э в растворы своих солей с лемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных концентрацией [Cd2+] = [Mg2+] = 1 моль/дм3. Изменится ли значение э.д.с., если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/дм3?

553  Составьте  схему  работы  гальванического  элемента,  образованного  железом  и  свинцом, погруженными в 0,005 М растворы их солей. Рассчитайте э.д.с. этого элемента.

554  Вычислите э.д.с. гальванического элемента, образованного магнием и цинком, погруженными в растворы их солей концентраций 1,8•10-5 и 2,5•10-2

моль/дм3 соответственно и сравните с э.д.с. гальванического элемента, состоящего из магниевой и цинковых пластин, опущенных в растворы солей

с концентрацией [Mg2+] = [Zn2+] = 1 моль/дм3.

555  Какие  химические  процессы  протекают  на  электродах  при  зарядке  и  разрядке  железо-никелевого аккумулятора?

556  Какие химические процессы протекают на электродах при зарядке и разрядке свинцового аккумулятора?

557  Гальванический элемент состоит из серебряного электрода, погруженного в 1 М раствор нитрата серебра и стандартного водородного электрода. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции, происходящей при работе гальванического элемента.

558  Составьте  схему,  напишите  электронные  уравнения  электродных  процессов  двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом- анодом.

559  Железная и серебряная пластины соединены внешним проводником и погружены в раствор серной  кислоты.  Составьте  схему  данного  гальванического  элемента  и  напишите  электронные уравнения процессов, происходящих на электродах.

560* Чтобы посеребрить медную пластину массой 10 г, ее опустили в раствор нитрата серебра (ω= 20 %) массой 250 г.  Когда  пластину  вынули,  оказалось,  что  масса  нитрата  серебра  в  растворе уменьшилась на 20 %. Какой стала масса посеребряной пластинки, и какова концентрация оставшегося

раствора нитрата серебра.

561* В раствор, содержащий нитрат меди (II) массой 14,1 г и нитрат ртути (II) массой 14,6 г, погрузили  кадмиевую  пластинку  массой 50 г.  Рассчитайте  увеличение  массы  пластины (%) после полного выделения меди и ртути из раствора.

Электролиз

Электролизом  называется  совокупность  процессов,  протекающих  при  прохождении

постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.

Электрод, на котором при электролизе происходит восстановление, называется катодом, а электрод, на котором осуществляется процесс окисления, - анодом.

Если система, в которой проводят электролиз, содержит различные окислители, то на катоде будет

восстанавливаться наиболее активный из них, т.е. окисленная форма той электрохимической системы, которой отвечает наибольшее значение электродного потенциала. Так, при электролизе кислого водного раствора соли никеля при стандартных концентрациях ионов

[H+] = [Ni2+] = 1моль/дм3  возможно восстановление как иона никеля:

Но поскольку ϕ1< ϕ2, то в этих условиях на катоде будет выделяться водород.

Иным будет катодный процесс при электролизе нейтрального водного раствора соли никеля при

[H+] = 10-7 моль/дм3.  Здесь  потенциал  водородного  электрода  ϕ3  = -0,41 В.  В  этом  случае  при

концентрации иона никеля (1 моль/дм3) ϕ1> ϕ3 на катоде будет выделяться и никель.

Как показывает рассмотренный пример, при электролизе водных растворов солей, реакция которых близка к нейтральной, на катоде восстанавливаются те металлы, электродные потенциалы которых значительно положительнее, чем -0,41 В. Если потенциал металла значительно отрицательнее, чем -0,41 В, то на катоде будет выделяться водород по схеме:

При значениях электродного потенциала металла, близких к - 0,41 В, возможно, в зависимости от

концентрации  соли  металла  и  условий  электролиза,  как  восстановление  металла,  так  и  выделение водорода (или совместное протекание обоих процессов).

Аналогично при наличии в системе, подвергающейся электролизу, нескольких восстановителей, на аноде будет окисляться наиболее активный из них, т.е. восстановленная форма той электрохимической системы,  которая  характеризуется  наименьшим  значением  электродного  потенциала.  Так,  при электролизе водного раствора сульфата меди с инертными электродами на аноде может окисляться как сульфат-ион:

П р и м е р Напишите уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора

сульфата натрия с инертным анодом.

Решение  Стандартный электродный потенциал системы

Значительно отрицательнее потенциала водородного электрода в нейтральной водной среде          (-0,41В). Поэтому на катоде будет происходить электрохимическое восстановление воды, сопровождающееся выделением водорода

Количественная характеристика процессов электролиза определяется законами, установленными

Фарадеем.  Им  можно  дать  следующую  общую  формулировку: масса  электролита,  подвергшаяся превращению  при  электролизе,  а  также  масса  образующихся  на  электродах  веществ

прямопропорциональна  количеству  электричества,  прошедшего  через  раствор  или  расплав

электролита, и эквивалентным массам соответствующих веществ.

Закон Фарадея выражается следующей формулой:

m = МэIt/F, (6.4.1)

где m - масса образовавшегося на электродах или подвергшегося превращению вещества, г; Мэ- его эквивалентная масса, г/ моль; I - сила тока, А(ампер); t - время, с; F - число Фарадея (96500

Кл/моль),  т.е.  количество  электричества,  необходимое  для  осуществления  электрохимического

превращения одного эквивалента вещества.

П р и м е р  Напишите электронные уравнения реакций, протекающих на электродах при

электролизе водного раствора сульфата меди (II). Какая масса меди выделится на катоде и какой объем кислорода выделится на аноде в течение 1 часа и силе тока равной 4А?

П р и м е р При пропускании тока через последовательно включенные электролизеры с

Растворами AgNO3, CuSO4, ZnCl2 в первом электролизере на катоде выделилось 1,118 г металлического серебра. Определите массу меди и цинка, выделившихся во втором и третьем электролизерах.

Решение  Если  через  последовательно  соединенные  электролизеры  пропустить  одно  и  тоже

количество электричества, то на электродах выделяются эквивалентные количества веществ:

ν(Cu) = ν(Zn) = ν(Ag) = m(Ag)/Mэ(Ag) = 1,118/108 = 0,0103 моль;

m(Cu) = ν(Cu)•Mэ(Cu) = 0,0103•32 = 0,331 г;

m(Zn) = ν(Zn)•Mэ(Zn) = 0,0103•32,5 = 0,339 г.

П р и м е р При электролизе раствора ZnSO4 на катоде выделилось 0,1200 г цинка за 768 с.

Какую силу тока необходимо было поддерживать при электролизе, если выход по току составил 90 %?

Решение  Выход по току:

η= (mпр/mтеор)100 % (6.4.2)

mтеор= (mпр/η)100 = 0,1200/0,9 = 0,1333 г.

Из уравнения(6.4.1.) находим силу тока:

I = m(Zn)•96500/32,5•768 = 0,523 A.

П р и м е р  При электролизе водного раствора хлорида натрия (ω= 20 %) массой 500 г

выделился водород объемом 1,12 дм3 (н.у.). Найдите массы электролитов в растворе после электролиза.

П р и м е р  При электролизе водного раствора нитрата никеля (II) (ω= 50 %) массой 91,50 г

на катоде выделился никель массой 14,75 г. Определите содержание азотной кислоты в растворе (ω, %)  после электролиза и объем газа, выделившегося на аноде.

П р и м е р*

После электролиза 200 см3 водного раствора CuSO4 (ρ= 1,25 г/см3) масса

раствора уменьшилась на 4,0 г. Оставшийся раствор прореагировал с H2S объемом1,12 дм3 (н.у.).

Определите массовую долю (%) растворенного вещества в исходном растворе.

П р и м е р*

Хром, полученный при электролизе раствора нитрата хрома (III) обработали соляной кислотой, после чего раствор оставили на воздухе. Затем к этому раствору постепенно прилили раствор NaOH до полного растворения выпавшего вначале осадка. При этом израсходовано114,3 см3

Раствора NaOH с массовой долей 40 % (ρ= 1,40 г/см3). Напишите уравнения реакций и рассчитайте массу выделенного на катоде хрома. Определите объем (н.у.) выделившего газа на аноде.

П р и м е р

Электролиз 400 г раствора нитрата серебра (ω= 8,5 %) продолжали до тех пор, пока  масса  раствора  не  уменьшилась  на 25 г.  Вычислите  массовые  доли  соединений  в  растворе, полученном после окончания электролиза, и массы веществ, выделившихся на инертных электродах.

Задачи

562  В  какой  последовательности  будут  восстанавливаться  катионы  при  электролизе  водного

раствора, содержащего ионы Cr3+, Pb2+, Hg2+, Mn2+, если молярная концентрация соответствующих имсолей одинакова, а напряжение на катодах достаточно для восстановления каждого из них?

563  Напишите уравнения реакций катодного и анодного процессов, протекающих на графитовых

электродах при электролизе водных растворов: а) нитрата свинца (II); б) серной кислоты.

564  В каких случаях при электролизе водных растворов солей: а) на катоде выделяется водород; б) на аноде выделяется кислород; в) состав электролита не изменяется?

565  При электролизе водных растворов каких солей на катоде происходит: а) восстановление

только  катионов  металлов;  б)  одновременное  восстановление  катионов  металла  и  воды;  в)

восстановление только воды?

566  Вычислите массу водорода и кислорода, образующихся при прохождении тока силой 3 А в

Течение 1 ч через раствор NaNO3.

567  Определите массу выделившегося железа при прохождении тока силой 1,5 А в течение 1 ч

через растворы сульфата железа (II) и хлорида железа (III) (электроды инертные).

568  При прохождении через раствор электролита тока силой 0,5 А за 1 ч выделяется 0,55 г

металла. Определите эквивалентную массу металла.

569  Напишите электронные уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе

растворов: а) CuSO4 с медным анодом; б) NiSO4 с никелиевым анодом; в) AgNO3 с серебряным анодом.

570  В течение какого времени необходимо пропускать ток силой 1 А при электролизе водного

раствора сульфата хрома (III), чтобы масса катода возросла на 10 г? Какой объем (н.у.) кислорода

выделился на аноде?

571  Электролиз водного раствора хлорида никеля (II), содержащего соль массой 129,7 г проводили при токе силой 5 А в течение 5,36 ч. Сколько хлорида никеля (II) осталось в растворе и какой объем хлора(н.у.) выделился на аноде?

572  При электролизе водного раствора нитрата серебра в течение 50 мин при токе силой 3А на

катоде выделилось серебро массой 9,6 г. Определите выход по току (η, %).

573  При электролизе водного раствора нитрата никеля (II) (ω= 50 %) массой 113,30 г на катоде

выделился  металл  массой 14,75 г.  Определите  объем  газа (н.у.),  выделившегося  на  аноде  и  массу оставшегося нитрата никеля (II) после электролиза.

574  После электролиза водного раствора хлорида натрия получили раствор, в котором содержится

NaOH массой 20 г. Газ, выделившийся на аноде, полностью прореагировал с раствором иодида калия массой 332 г. Определите содержание иодида калия (ω, %) в растворе.

575  При электролизе водного раствора хлорида калия на катоде выделился водород объемом 13,44 дм3 (н.у.). Газ, выделившийся на аноде, полностью окислил раскаленную медную проволоку массой 38,4 г. Определите мольную массу меди.

576  Электролиз водного раствора сульфата калия проводили при токе силой 5 А в течение 3 ч.

Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах. Какая масса воды при этом разложилась и чему равен объем газов (н.у.), выделившихся на катоде и аноде?

577  При  электролизе  водных  растворов  сульфата  магния  и  хлорида  меди (II), соединенных

последовательно с источником тока, на одном из катодов выделился водород массой 0,25 г. Вычислите массу веществ, выделившихся на других электродах.

578  Какая масса серной кислоты, образуется в анодном пространстве при электролизе водного

раствора сульфата натрия, если на аноде выделился кислород объемом 1,12 дм3 (н.у.)? Вычислите массу вещества, выделившегося на катоде.

579  Электролиз водного раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, при этом на аноде

выделился кислород объемом 6 дм3 (н.у.). Вычислите силу тока (электроды инертные).

580  Электролиз водного раствора нитрата серебра проводили при токе силой 2А в течение 4 ч.

Составьте  электронные  уравнения  процессов,  происходящих  на  инертных  электродах.  Какая  масса металла выделилась на катоде и каков объем газа (н.у.), выделившегося на аноде?

581  Электролиз водного раствора сульфата некоторого металла проводили при токе силой6 А в

течение45 мин, в результате чего на катоде выделился металл массой5,49 г. Вычислите эквивалентную массу металла.

582  Как изменится масса серебряного анода, если электролиз водного раствора нитрата серебра

проводили при токе силой 2 А в течение 33 мин 20 с? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих при электролизе водного раствора нитрата серебра.

583  Электролиз водного раствора иодида натрия проводили при токе силой 6 А в течение 2,5 ч.

Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на угольных электродах, вычислите массу веществ, выделяющихся на электродах.

584  Составьте  электронные  уравнения  процессов,  происходящих  при  электролизе  водного

раствора нитрата серебра с серебряным анодом. Масса анода уменьшается на 5,4 г. Определите расход электричества при этом.

585  При электролизе водного раствора сульфата меди (II) при токе силой 2,5 А в течение 15 мин

выделилась  медь  массой 0,72 г.  Составьте  электронные  уравнения  процессов,  происходящих  на электродах с медным и угольным анодами. Вычислите выход по току (η, %).

586  При электролизе расплава неизвестного вещества массой8 г на аноде выделился водород

объемом11,2 дм3 (н.у.). Что это за вещество? Можно ли провести электролиз его водного раствора?

587  При электролизе с инертными электродами150 см3 раствора хлорида калия с массовой долей 5 % (ρ= 1,05 г/см3) током силой 8 А в течение1 ч 40 мин у анода выделился газ объемом 4,48 дм3 (н.у.).  Определите концентрацию щелочи в образовавшемся растворе (ω, %).

588  Через  раствор  сульфата  цинка (II)  в  течение 45,03 мин  пропускали  постоянный  ток.

Определите силу тока, если известно, что на катоде и аноде выделились одинаковые объемы газов, а масса одного электрода увеличилась на 1,1 г. Электроды инертные.

589  Электролиз200 см3 раствора  сульфата  меди (II) с  массовой  долей6 % (ρ= 1,02 г/см3)

продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 5 г. Какая масса сульфата меди (II)  осталась в растворе после электролиза?

590  Через электролизер, заполненный водным раствором хлорида калия пропустили постоянный

ток (электроды инертные), в результате чего масса раствора уменьшилась на 3,5 г. Для нейтрализации оставшегося раствора был израсходован раствор серной кислоты (ω= 8 %) массой 20,0 г. Какова масса газообразных продуктов, образовавшихся при электролизе?

591  После  электролиза  водного  раствора  хлорида  калия  масса  его  уменьшилась  на 2,16 г.

Оставшаяся смесь прореагировала полностью с раствором соляной кислоты (ω= 10 %) массой 12,6г.  Составьте уравнения электродных процессов и найдите массу каждого продукта, образовавшегося при электролизе.

592  При электролизе водного раствора хлорида натрия на катоде выделился водород объемом

13,44 дм3 (н.у.). Газ, выделившийся на аноде пропущен через горячий раствор едкого калия, при этом образовались хлорид и хлорат калия. Рассчитайте массу образовавшихся солей.

593  Смешали раствор хлорида меди (II) с массовой долей 20 % массой 135 г с раствором нитрата

серебра с массовой долей 10 % массой 680 г. При этом образовался осадок массой 57,4 г. Оставшийся раствор слили и подвергли электролизу. Определите количественный состав веществ, выделившихся на электродах.

594  Через два последовательно соединенных электролизера пропустили ток (электроды инертные). Первый  электролизер  заполнен  раствором  нитрата  серебра  и  масса  катода  данного  электролизера увеличилась на 4,32 г. Как изменится масса раствора во втором электролизере, если он был заполнен раствором NaOH ?

595*

Через последовательно соединенные электролизеры пропустили ток до полного протекания в

них соответствующих реакций. Определите количества веществ, образующихся в электролизерах, если первый электролизер заполнен раствором сульфата меди (II) с массовой долей 18% (ρ= 1,20 г/см3) объемом 74,1 см3, а второй - раствором хлорида натрия с массовой долей 26 % (ρ= = 1,20 г/см3) объемом 75,0 см3.

596* После термического разложения смеси KCl и KClO3 массой 197 г в присутствии MnO2

получили твердый остаток массой 149 г, расплав которого подвергли электролизу. Определите массу кремния, способного прореагировать с газом, выделившимся на аноде.