Контрольные вопросы к семинару по теме

“Термодинамика электрохимических процессов”

1. Дайте общее определение электрического потенциала.

2. В чем отличие в протекании реакции в электрохимическом элементе и обычном химическом сосуде?

3. Что означает термин “условный электродный потенциал”?

4. Какая реакция (окисления или восстановления) протекает на положительном электроде гальванического элемента?

5. Расскажите о правилах схематической записи электрохимического элемента.

6. Что вы можете сказать о химическом поведении электрохимической системы М^z+ + ze = M в паре со стандартным водородным электродом, если ее стандартный электродный потенциал меньше нуля?

7. Как определить направление самопроизвольного протекания окислительно-восстановительной реакции, пользуясь величинами стандартных электродных потенциалов?

8. Может ли электрод, стандартный электродный потенциал которого отрицателен, быть положительным электродом в гальванической ячейке?

9. Запишите выражение для вычисления электродного потенциала.

10.Можно ли по величине ЭДС гальванической ячейки вычислить изменение энергии Гиббса, протекающей в ней реакции?

Задачи для решения

1. Пользуясь табличными значениями стандартных электродных потенциалов определите направление следующих окислительно - восстановительных реакций:

а) MnO₂+ 4H⁺ + 2Fe²⁺ = Mn²⁺ + 2Fe³⁺ + 2H₂O;

б) 2Hg + 2HCl = Hg₂Cl₂ + H₂;

в) 5PbSO₄ + 2IO₃^- + 4H₂O = 5PbO₂ +I₂ + 8H⁺ + 5SO₄^2-;

г) 2Fe³⁺ + Tl⁺ = Tl³⁺ + 2Fe²⁺;

д) 2HCl + H₂SO₄ = Cl₂ + H₂SO₃ + Н₂О;

е) H₂S + 4H₂O₂ = SO₄^2- + 2H⁺ + 4H₂O;

ж) 2Fe³⁺ + 2I^- = 2Fe²⁺ + I₂;

з) Zn + Pb(NO₃)₂ = Zn(NO₃)₂ + Pb;

и) Ag + Fe(NO₃)₃ = AgNO₃ + Fe(NO₃)₂;

к) 3H₂SO₄ + HCl = 3H₂SO₃ + HClO₃.

2. Изобразите схемы гальванических элементов, в которых осуществляются реакции (а - к) задачи 1.

3. Рассчитайте изменение стандартной энергии Гиббса в реакциях (а - м) задачи 1.

4. Используя уравнения реакций (а - м) задачи 1, выпишите полуреакции, протекающие в сторону окисления. Пользуясь таблицами стандартных электродных потенциалов, подберите такую полуреакцию, в паре с которой выписанная вами реакция пойдет в сторону восстановления в стандартных условиях.

5. Используя уравнения реакций (а - м) задачи 1, выпишите полуреакции, протекающие в сторону восстановления. Пользуясь таблицами стандартных электродных потенциалов, подберите такую полуреакцию, в паре с которой выписанная вами реакция пойдет в сторону окисления в стандартных условиях.

6. В раствор, содержащий ионы Co²⁺ и Ni²⁺, опущен никелевый стержень. При каком соотношении концентраций ионов никель будет вытеснять ионы кобальта из раствора?

7. Рассчитать константу равновесия реакции диспропорционирования в водном растворе:

2 Cu⁺ = Cu²⁺ + Cu,

если Cu²⁺ + e = Cu⁺ =0.15 В,

Cu⁺ + e = Cu =0.52 В.

8. Для стандартных условий вычислите ЭДС элемента, составленного из электродов Mn²⁺/MnO₄^- и H₂O₂/O₂ и напишите уравнение самопроизвольно протекающей реакции.

9. Составьте схемы двух гальванических элементов, в которых один из предложенных вам нижеперечисленных электродов (а - з по указанию преподавателя) был бы в первом случае отрицательным, а во втором случае положительным электродом. Напишите уравнения реакций, протекающих при работе элементов и вычислите значения стандартных ЭДС и G:

a) ^o(Fe³⁺/Fe²⁺) = 0.771 В;

б) ^o(MnO₄^-,Н⁺/Mn²⁺) = 1.51 В;

в) ^o(AgCl /Ag, Cl^-) = 0.222 В;

г) ^o(Cl^-/Hg₂Cl₂,Hg) = 0.268 В;

д) ^o(Cu²⁺/Cu) = 0.337 В;

е) (Ag⁺/Ag) = 0.799 В;

ж) (Cl₂/Cl^-) = 1.36 B;

з) (Ce⁴⁺/Ce³⁺) = 1.61 B.

10.Вычислите ЭДС гальванического элемента, составленного из стандартных цинкового и оловянного электродов.

11.Вычислите электродный потенциал цинка в растворе ZnCl₂, в котором концентрация ионов цинка составляет 7×10^-2 моль/л.

12.Потенциал марганцевого электрода, помещенного в раствор его соли, составил –1.1 В. Вычислите концентрацию ионов Mn²⁺.

13.Вычислите ЭДС элементов в стандартных условиях:

а) MnMnSO₄  NiSO₄Ni,

б) ZnZn(NO₃)₂  Pb(NO₃)₂Pb,

в) FeFeSO₄  CuSO₄Cu,

г) PtFe²⁺,Fe³⁺ Co²⁺,Co³⁺Pt,

д) Ag,AgCl KCl  KOH O₂(Pt),

e) AgAgNO₃  Cu²⁺,Cu⁺Pt,

ж) Cd CdCl_2(р-р) Hg₂Cl₂, Hg,

з) Pt(H₂) HCl_(p-p) Cl₂(Pt),

и) Pt Mn²⁺,MnO₄^-,H⁺  Ni(NO₃)₂ Ni,

к) Ag,AgCl KCl  Hg₂Cl₂, Hg.