U zadatku 20 OGE iz kemije potrebno je dati cjelovito rješenje. Rješenje zadatka 20 - sastavljanje jednadžbe kemijske reakcije metodom elektronske vage.

Teorija za zadatak br. 20 OGE iz kemije

Već smo govorili o redoks reakcijama u. Pogledajmo sada metodu elektroničke ravnoteže na tipičnom primjeru, ali prije toga saznat ćemo što je to metoda i kako je koristiti.

Metoda elektronske vage

Metoda elektroničke ravnoteže - metoda izravnanja kemijske reakcije, temeljen na promjenama oksidacijskih stanja atoma u kemijskim spojevima.

Algoritam naših akcija je sljedeći:

• Izračunavamo promjenu oksidacijskog stanja svakog elementa u jednadžbi kemijske reakcije
• Odabiremo samo one elemente koji su promijenili svoje oksidacijsko stanje
• Za pronađene elemente izrađujemo elektronsku bilancu koja se sastoji od brojanja stečenih ili danih elektrona.
• Određivanje najmanjeg zajedničkog višekratnika prenesenih elektrona
• Dobivene vrijednosti su koeficijenti u jednadžbi (uz rijetke iznimke)

Metodom elektroničke ravnoteže složite koeficijente u jednadžbu reakcije čiji dijagram

HI + H2SO4 → I2 + H2S + H2O

Odredite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo.

Dakle, napravimo elektroničku vagu. U ovoj reakciji mijenjamo oksidacijska stanja sumpor I jod .

Sumpor je bio u oksidacijskom stupnju +6, a u produktima -2. Jod je imao oksidacijsko stanje -1, ali je postao 0.

Ako imate poteškoća s izračunom, zapamtite.

1 | S +6 + 8ē → S –2
4 | 2I –1 – 2ē → I 2

Sumpor uzima 8 elektrona, ali jod oduzima samo dva - ukupni višekratnik 8, te dodatne faktore 1 i 4!

Koeficijente u jednadžbi reakcije rasporedimo prema dobivenim podacima:

8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O

Ne zaboravite istaknuti da je sumpor u oksidacijskom stanju +6 oksidacijsko sredstvo , A jod u oksidacijskom stanju –1 – redukcijsko sredstvo.

1. Dopuniti jednadžbe reakcije (ako je potrebno), odabrati koeficijente metodom elektronske vage. Izračunajte ekvivalentnu masu oksidacijskog sredstva.

a) Cr 2 (SO 4) 3 + KClO 3 + NaOH = KCl + ...

b) Cu 2 S + O 2 + CaCO 3 = CuO + CaSO 3 + CO 2

c) Zn + H 2 SO 4 (konc) = H 2 S + ...

d) FeS + O 2 = Fe 2 O 3 + ...

e) NaMnO 4 + HI = I 2 + NaI + ...

e) NaMnO 4 + KNO 2 + H 2 SO 4 = ...

g) KMnO 4 + S = K 2 SO 4 + MnO 2

h) Cr(OH) 3 + Ag 2 O + NaOH → Ag + ...

i) Cr(OH) 3 + Br 2 + NaOH → NaBr + ...

j) NH 3 + KMnO 4 + KOH → KNO 3 + ...

2. Dopuniti ORR jednadžbu, odabrati koeficijente elektron-ionskom metodom, izračunati molarne mase ekvivalenti oksidirajućeg i redukcijskog sredstva u reakciji:

a) K 2 Cr 2 O 7 +H 2 S+H 2 SO 4 → Cr 2 (SO 4)+S+…

b) Na 3 AsO 3 +KMnO 4 +KOH→Na 3 AsO 4 +K 2 MnO 4 + ...

c) NaNO 2 +KJ+H 2 SO 4 →J 2 +NO+…

d) KMnO 4 +H 2 O 2 +H 2 SO 4 →MnSO 4 +…

e) H 2 O 2 +KJO 3 +H 2 SO 4 →J 2 +O 2 +…

e) Cr 2 (SO 4) 3 + KClO 3 + NaOH → Na 2 CrO 4 + KCl + ...

g) FeCl 2 + HClO 4 + HCl → Cl 2 + ...

h) NaNO 2 +K 2 Cr 2 O 7 +H 2 SO 4 → NaNO 3 + ...

i) KMnO 4 + MnSO 4 + H 2 O → H 2 SO 4 + ...

j) KMnO 4 +HCl → Cl 2 + ...

l) KMnO 4 + H 2 SO 4 + H 2 C 2 O 4 → CO 2 + ...

m) H 2 O 2 + CrCl 3 + KOH → K 2 CrO 4 + H 2 O + …

3. Izračunajte EMF procesa i odredite u kojem se smjeru ovaj ORR javlja spontano:

H 2 SO 4 +2HCl ↔ Cl 2 +H 2 SO 3 +H 2 O?

(φ o (Cl 2 /2Cl ―)=+1,36 V, φº(SO 4 2― /SO 3 2―) = +0,22 V)

4. U kojem smjeru se ovaj OVR odvija spontano:

CuSO 4 + Zn ↔ ZnSO 4 + Cu?

(φ o (Zn 2+ /Zn) = -0,76 V, φº(Cu 2+ /Cu) = +0,34 V)

5. U kojem smjeru se ovaj OVR odvija spontano:

2NaCl+Fe 2 (SO 4) 3 ↔2FeSO 4 +Cl 2 +Na 2 SO 4

φº(Cl 2 /2Cl –)=+1,36 V, φº(Fe 3+ /Fe 2+)=+0,77 V.

6. U kojem smjeru se ovaj OVR odvija spontano:

2KMnO 4 + 5SnSO 4 + 8H 2 SO 4 ↔ 2MnSO 4 + 5Sn(SO 4) 2 + K 2 SO 4 + 8H 2 O?

φº(MnO 4 - /Mn 2+)=+1,51 V, φº(Sn 4+ /Sn 2+)=+0,15V. Obrazložite svoj odgovor.

7. Je li dopušteno pacijentu istovremeno oralno davati FeSO 4 i NaNO 2 s obzirom da je sredina u želucu kisela?

φºFe 3+ /Fe 2+ =+0,77 V, φºNO 2 ─ /NO=+0,99 V. Obrazložite svoj odgovor.

8. Odredite redoks svojstva H 2 O 2 koja pokazuje u interakciji s K 2 Cr 2 O 7 u kiseloj sredini. φº(O 2 /H 2 O 2) = +0,68 V, φº(Cr 2 O 7 2– /2Cr 3+) = +1,33 V. Obrazložite svoj odgovor.

9. Koji halogeni oksidiraju Fe 2+ u Fe 3+? Koji halogenidni ioni mogu reducirati Fe 3+? Napiši jednadžbe za odgovarajuće reakcije. Izračunajte EMF svake reakcije i odredite predznak DG. Pri proračunu koristite sljedeće vrijednosti redoks potencijala:

φºFe 3+ /Fe 2+ =+0,77 V;

φº(F 2 /2F –)=+2,87V;

φº(Cl 2 /2Cl –)=+1,36 V;

φº(Br 2 /2Br –)=+1,07V;

φº(I 2 /2I –)=+0,54V.

10. Koliko je grama KMnO 4 potrebno za pripremu 100 ml 0,04 N otopine za titraciju u kiseloj sredini?

12. Titar H 2 C 2 O 4 2H 2 O je 0,0069 g/ml. Za titraciju 30 ml ove otopine utroši se 25 ml otopine KMnO 4 . Izračunajte normalnost ovog rješenja.

13. 1 litra otopine željezovog sulfata sadrži 16 g (FeSO 4 · 7H 2 O). Koliki volumen te otopine može oksidirati 25 ml 0,1 N otopine KMnO 4 u kiseloj sredini?

321–340 . Za ovu reakciju odaberite koeficijente pomoću metode elektronske vage. Navedite oksidacijsko i redukcijsko sredstvo.

321. KClO 3 + Na 2 SO 3 + = KCl + Na 2 SO 4.

322. Au + HNO 3 + HCl = AuCl 3 + NO + H 2 O.

323. P + HNO 3 + H 2 O = H 3 PO 4 + NO.

324. Cl 2 + I 2 + H 2 O = HCl + HIO 3.

325. MnS + HNO 3 = MnSO 4 + NO 2 + H 2 O.

326. HCl + HNO 3 = Cl 2 + NO + H 2 O.

327. H2S + HNO3 = S + NO + H2O.

328. HClO 4 + SO 2 + H 2 O = HCl + H 2 SO 4.

329. As + HNO 3 = H 3 AsO 4 + NO 2 + H 2 O.

330. KI + KNO 2 + H 2 SO 4 = I 2 + NO + K 2 SO 4 + H 2 O.

331. KNO 2 + S = K 2 S + N 2 + SO 2.

332. HI + H 2 SO 4 = I 2 + H 2 S + H 2 O.

333. H2SO3 + H2S = S + H2O.

334. H2SO3 + H2S = S + H2O.

335. Cr 2 (SO 4) 3 + Br 2 + KOH = K 2 CrO 4 + KBr + K 2 SO 4 + H 2 O.

336. P + H 2 SO 4 = H 3 PO 4 + SO 2 + H 2 O.

337. H2S + Cl2 + H2O = H2SO4 + HCl.

338. P + HIO3 + H2O = H3PO4 + HI.

339. NaAsO 2 + I 2 + NaOH = Na 3 AsO 4 + HI.

340. K 2 Cr 2 O 7 + SnCl 2 + HCl = CrCl 3 + SnCl 4 + KCl + H 2 O.

341. Napravite galvanski krug pomoću Cu, Pb, CuCl 2 i Pb(NO 3) 2. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa (koncentracije otopina su 1 mol/l).

Odgovor: EMF = 0,463 V.

342. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od željezne i kositrene ploče uronjene u otopinu željezovog (II) odnosno kositrenog (II) klorida. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa (koncentracije otopina su 1 mol/l).

Odgovor: EMF = 0,314 V.

343. Galvanski članak je sastavljen prema shemi: Ni | NiSO4 (0,1 M) || AgNO3 (0,1 M) | Ag. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF =1,019 V.

344. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od ploča željeza i žive uronjenih u otopine njihovih soli. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa (koncentracije otopina su 1 mol/l).

Odgovor: EMF =1,294 V.

345. Od četiri metala Ag, Cu, Al i Sn odaberite one parove koji daju najmanju i najveću EMF galvanskog članka sastavljenog od njih.

Odgovor: par Cu i Ag ima minimalnu emf,

par Al i Ag – maksimalna emf.

346. Nacrtajte shemu dvaju galvanskih članaka od kojih bi jedan bio katoda, a drugi anoda. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF svakog elementa.

347. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od pločica olova i cinka uronjenih u otopine njihovih soli, gdje je = = 0,01 mol/l. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,637 V.

348. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od aluminijskih i cinčanih ploča uronjenih u otopine njihovih soli, gdje je = = 0,1 mol/l. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,899 V.

349.

Odgovor: EMF =0,035 V.

350. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od cinčane ploče uronjene u 0,1 M otopinu cinkovog nitrata i olovne ploče uronjene u 1 M otopinu olovnog nitrata. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,666 V.

351. Nacrtajte shemu galvanskog članka u kojem je jedna elektroda nikal s = 0,1 mol/l, a druga olovo s = 0,0001 mol/l. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,035 V.

352. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od kadmijeve ploče uronjene u 0,1 M otopinu kadmijeva sulfata i srebrne ploče uronjene u 0,01 M otopinu srebrnog nitrata. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 1,113 V.

353. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od dvije aluminijske ploče uronjene u otopine njegove soli koncentracije = 1 mol/l na jednoj elektrodi i = 0,1 mol/l na drugoj elektrodi. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,029 V.

354. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od dvije srebrne elektrode uronjene u otopine AgNO 3 koncentracije 0,0001 mol/L i 0,1 mol/L. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,563 V.

355. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa, ukupne reakcije i izračunajte EMF galvanskog članka Ni | NiSO4 (0,01 M) || Cu(NO3)2 (0,1 M) | Cu.

Odgovor: EMF = 0,596 V.

356. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od kadmijeve ploče uronjene u 0,1 M otopinu kadmijeva nitrata i srebrne ploče uronjene u 1 M otopinu srebrnog nitrata. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 1,233 V.

357. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od dvije aluminijske ploče uronjene u otopine njegove soli koncentracije = 1 mol/l na jednoj elektrodi i = 0,01 mol/l na drugoj elektrodi. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,059 V.

358. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od dvije bakrene elektrode uronjene u 0,001 M i 0,1 M otopine Cu(NO 3) 2. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,059 V.

359. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od dvije ploče od nikla uronjene u otopine soli nikla koncentracije = 1 mol/l na jednoj elektrodi i = 0,01 mol/l na drugoj elektrodi. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,059 V.

360. Nacrtajte shemu galvanskog članka koji se sastoji od dvije olovne elektrode uronjene u 0,001 mol/l i 1 mol/l otopine Pb(NO 3) 2. Napišite jednadžbe elektrodnih procesa i izračunajte EMF ovog elementa.

Odgovor: EMF = 0,088 V.

361. Kao rezultat prolaska struje kroz vodenu otopinu cinkovog sulfata tijekom 5 sati, oslobođeno je 6 litara kisika. Odredite jakost struje. Napišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju na inertnim elektrodama tijekom elektrolize ZnSO 4.

Odgovor: ja= 5,74 A.

362. U kojem će se slijedu metalni ioni ispuštati na katodi tijekom elektrolize rastaljenih smjesa soli KCl, ZnCl 2, MgCl 2. Objasni svoj odgovor.

Odgovor: ZnCl2(D E= 2,122 B), MgCl2 (D E= 3,72 V),

KCl(D E= 4,28 V).

363. Kao rezultat prolaska struje od 1,2 A kroz vodenu otopinu soli dvovalentnog metala tijekom 1 sata, oslobođeno je 2,52 g metala. Definirati atomska masa ovaj metal.

Odgovor: M(Cd) = 112,5 g/mol.

364. Koliko će se grama bakra taložiti na katodi kada kroz otopinu bakrenog sulfata 10 minuta prolazi struja od 5 A?

Odgovor: m(Cu) = 0,987 g.

365. Napišite jednadžbe reakcija koje se odvijaju na inertnim elektrodama tijekom elektrolize kalijevog klorida koji se nalazi: a) u talini; b) u otopini.

366. Prilikom elektrolize otopine bakrenog sulfata s bakrenim elektrodama masa katode se povećala za 40 g. Kolika je količina elektriciteta (u kulonima) prošla kroz otopinu?

Odgovor: P= 121574,8 Cl.

367. Kolika se masa kadmija oslobodi na katodi ako kroz otopinu kadmijeva sulfata 1 sat prolazi struja jakosti 3,35 A?

Odgovor: m(Cd) = 7 g.

368. Kolika se masa srebra oslobodi na katodi ako se kroz otopinu propusti srebrov nitrat? struja sila 0,67 A za 20 sati?

Odgovor: m(Ag) = 53,9 g.

369. Napišite jednadžbe reakcija koje se odvijaju na elektrodama tijekom elektrolize Vodena otopina CuCl 2: a) s inertnom anodom; b) s bakrenom anodom.

370. Napišite jednadžbe reakcija koje se odvijaju na elektrodama tijekom elektrolize vodene otopine Zn(NO 3) 2: a) s inertnom anodom; b) s cinkovom anodom.

371. Kolika će se količina klora osloboditi na anodi prolaskom struje od 5 A kroz otopinu srebrovog klorida tijekom 1 sata?

Odgovor: V(Cl 2) = 2 l.

372. Kolika će se količina nikla osloboditi pri propuštanju struje od 5 A kroz otopinu nikal nitrata 5,37 sati? Napišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju na inertnim elektrodama.

Odgovor: m(Ni) = 29,4 g.

373. Tijekom elektrolize otopine nikal sulfata oslobađa se 4,2 litre kisika (n.o.). Koliko će se grama nikla taložiti na katodi?

Odgovor: m(Ni) = 22 g.

374. Koliko će električne energije biti potrebno da se elektrolizom vodene otopine kalijevog klorida proizvede 44,8 litara vodika? Napišite jednadžbe za reakcije koje se odvijaju na inertnim elektrodama.

Odgovor: P= 386000 Cl.

375. Izračunajte masu srebra koja se oslobodi na katodi pri propuštanju struje od 7 A kroz otopinu srebrnog nitrata tijekom 30 minuta.

Odgovor: m(Ag) = 14 g.

376. Koliko će vremena trebati da se potpuno razgrade 2 mola vode pomoću struje od 2 A?

Odgovor:53,6 sati

377. Odredite volumen kisika (br.) koji će se osloboditi kada struja od 6 A prolazi kroz vodenu otopinu KOH tijekom 30 minuta.

Odgovor: V(02) = 627 ml.

378. Odredite volumen vodika (n.s.) koji će se osloboditi kada struja od 3 A prolazi kroz vodenu otopinu H 2 SO 4 tijekom 1 sata.

Odgovor: V(H2) = 1,25 l.

379. Tijekom elektrolize vodene otopine SnCl 2 na anodi se oslobodilo 4,48 litara klora (br.). Odredite masu kositra oslobođenog na katodi.

Odgovor: m(Sn) = 23,7 g.

380. Kada je kroz otopinu soli trovalentnog metala 30 minuta prolazila struja od 1,5 A, na katodi se oslobodilo 1,071 g metala. Izračunajte atomsku masu metala.

Odgovor: A r(In) = 114,8 amu

Kontrolna pitanja

1. Što se zove galvanski članak? Opišite princip njegovog rada.

2. Što je standardni potencijal elektrode?

3. Kolika je elektromotorna sila galvanskog članka? Kako se izračunava EMF galvanskog članka za standardne uvjete i uvjete koji nisu standardni?

4. Koja je razlika između metalnih i koncentracijskih galvanskih članaka?

5. Koji se procesi događaju tijekom rada galvanskog članka koji se sastoji od željezne i srebrne elektrode uronjene u otopine njihovih soli?

6. Nacrtajte sheme galvanskih članaka u kojima je živina elektroda: a) anoda; b) katoda.

7. Što je elektroliza?

8. Navedite produkte elektrolize vodene otopine bakrenog nitrata na netopivoj anodi.

9. Definirajte pojavu prenapona. Kada se javlja?

Korozija metala

korozija – je spontani proces razaranja materijala i proizvoda izrađenih od njih kao posljedica fizičkog i kemijskog izlaganja okolišu, pri čemu metal prelazi u oksidirano (ionsko) stanje i gubi svoja inherentna svojstva.

Metali i legure koji dolaze u dodir s okoliš(plinoviti ili tekući) podliježu uništenju. Brzina korozije metala i metalnih prevlaka u atmosferskim uvjetima određena je složenim utjecajem niza čimbenika: prisutnost adsorbirane vlage na površini, onečišćenje zraka korozivnim tvarima, promjene temperature zraka i metala, priroda korozije proizvodi, itd.

Prema zakonima kemijska termodinamika procesi korozije nastaju i odvijaju se spontano samo ako Gibbsova energija sustava opada (∆ G<0).

91.1 Klasifikacija korozijskih procesa

1. Po vrsti uništenja Korozija može biti kontinuirana ili lokalna. Ako su korozijska oštećenja ravnomjerno raspoređena, ne predstavljaju opasnost za konstrukcije i uređaje, posebno u slučajevima kada gubici metala ne prelaze tehnički opravdane norme. Lokalna korozija je mnogo opasnija, iako gubitak metala može biti mali. Opasnost je u tome što smanjenjem čvrstoće pojedinih dijelova oštro smanjuje pouzdanost konstrukcija, konstrukcija i uređaja.

2. Prema uvjetima strujanja razlikovati: atmosfersku, plinsku, tekuću, podzemnu, morsku, koroziju tla, koroziju lutajućim strujama, koroziju pod naponom itd.

3 . Prema mehanizmu procesa korozije razlikovati kemijski I elektrokemijski korozija.

Kemijska korozija može nastati u interakciji sa suhim plinovitim oksidansima i otopinama neelektrolita. Većina metala stupa u interakciju s plinovima na povišenim temperaturama. U tom se slučaju na površini odvijaju dva procesa: oksidacija metala i nakupljanje produkata oksidacije, koji ponekad sprječavaju daljnju koroziju. Općenito, jednadžba reakcije za oksidaciju metala s kisikom je sljedeća:

x M+ g/2 O 2 = M x O g. (1)

Gibbsova energija oksidacije metala jednaka je Gibbsovoj energiji stvaranja oksida, budući da je ∆ G nastanak jednostavnih tvari jednak je 0. Za reakciju oksidacije (1) jednak je

∆G=∆G 0 – ln str O2,

gdje je ∆ G 0 – standardna Gibbsova energija reakcije; str O 2 – relativni tlak kisika.

Metode zaštite od plinske korozije: legiranje metala, stvaranje zaštitnih premaza na površini i promjena svojstava plinske okoline.

Elektrokemijska korozija metala nastaje u dodiru metala s otopinama elektrolita (svi slučajevi korozije u vodenim otopinama, jer je i čista voda slab elektrolit, a morska voda jak). Glavni oksidansi su voda, otopljeni kisik i vodikovi ioni.

Uzrok elektrokemijske korozije je da je površina metala uvijek energetski nehomogena zbog prisutnosti nečistoća u metalima, razlika u kemijskom i faznom sastavu legure itd. To dovodi do stvaranja mikrogalvanskih elemenata na površini u vlažnoj atmosferi. U područjima metala koja imaju negativniju potencijalnu vrijednost, dolazi do procesa oksidacije ovog metala:

M 0 + ne– =M n+ (anodni postupak).

Oksidirajuća sredstva koja primaju elektrone na katodi nazivaju se katodni depolarizatori. Katodni depolarizatori su: ioni vodika (depolarizacija vodika), molekule kisika (depolarizacija kisika).