- •Брянская государственная инженерно-технологическая академия
- •Контрольная работа №4
- •4.1. Дисперсные системы Теоретические пояснения
- •1. Классификация дисперсных систем.
- •2. Получение дисперсных систем.
- •3. Определение порога коагуляции золя.
- •4. Определение заряда коллоидной частицы.
- •5. Светорассеивание коллоидных систем Тиндаля).
- •Примеры решения задач
- •Перечень
- •Литература
- •Примеры решения задач
- •Перечень
- •Контрольная работа № 4.2.2. Гальванический элемент
- •Примеры решения задач
- •Перечень
- •Содержание
Примеры решения задач
Задача 1. Потенциал водородного электрода равен -0,145В. Определите рН раствора и концентрацию ионов водорода в растворе.
Решение: Воспользуемся уравнением Нернста:
Е = Е о+ (RT/nF)lnaН+;
Подставляя цифровые значения констант в уравнение (n=1 и ЕоН+=0) получим:
- 0,145 = ЕоН+ + 0,059lg[H+]; lg[H+]; = - 0,145/0,059 и [Н+] = 10-2,45 моль/л.
Для расчета рН подставим значение концентрации протона в уравнение
рН= - lgН+ = - lg 10-2,45 = 2,45.
Задача 2. Никелевый и кобальтовый электроды опущены соответственно в растворы Ni(NO3)2 и Co(NO3)2. В каком соотношении должны быть концентрации ионов этих металлов, чтобы потенциалы обоих электродов были одинаковы?
Решение: По условии задачи ЕNi= ECo, c учетом n=2 получим:
ЕоNi2+ + 0,0295lg [Ni2+]= Ео Со2+ + 0,0295lg [Со2+]
Подставляя значения ЕоNi2+ = - 0, 250В, ЕоСо2+ = - 0,277В получим:
lg ([Ni2+]/[Со2+] ) = 0,027 и ([Ni2+]/[Со2+] ) = 100,027 = 1,064
Задача 3. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк- отрицательный, а в другом - положительный электрод.
Решение: В гальванических элементах отрицательным электродом является анод, то есть на нем происходит процесс анодного окисления.
Zn- 2e- Zn2+ (окисление): Ео( Zn /Zn2+) = -0, 763В;
Следовательно, необходимо подобрать такой электрод, который по отношению с цинковым оказался бы положительное. Таким могут оказаться все электроды с Ео( Ме /Меn+) > - 0,763B, например, медный электрод: Ео( Cu/Cu2+) = + 0, 337В. Таким образом первый гальванический элемент, где цинк-анод будет медно-цинковый элемент с ЭДС = 1,1В (см. выше текст, теоретическая часть).
Для того чтобы цинк был положительным электродом, катодом, необходимо, чтобы Ео( Ме /Меn+) < - 0,763В. Для этой цели могут быть использованы алюминовый (-1, 662В), марганцевый (-1,18В). Для последнего случая напишем напиши химические процессы на электродах:
Zn 2+ + 2e - Zno; Mno -2e- Mn2+
Восстановление (катод) Окисление (анод)
Схема такого гальванического элемента может быть представлена в следующем виде:
Mn /Mn2+ // Zn2+ /Zn
Перечень
вопросов и задачи
контрольной работы № 4.2.2.
Охарактеризуйте проводники и диэлектрики.
Дайте определение понятиям: проводник, электрод, элемент.
Что такое гальванический элемент?
Как называются положительно и отрицательно заряженные полюса гальванического элемента и какие процессы на них происходят?
Почему в гальваническом элементе анод имеет отрицательный заряд, а в электролизере положительный?
В чем различие и сходство катодов в гальваническом элементе и электролизере?
Почему в катодной части электролизера фенолфталеин окрашивается в розовый цвет?
Что такой электролизер и чем он принципиально отличается от гальванического элемента?
Почему при смешении растворов катодных и анодных пространств электролизера розовая окраска фенолфталеина исчезает?
Магниевую пластинку опустили в раствор ее соли. При этом электродный потенциал магния оказался равен -2,41 В. Вычислите концентрацию ионов магния в моль/л.
При какой концентрации ионов Zn2+ (моль/л) потенциал цинкового электрода станет на 0,015 В меньше его стандартного электродного? (0,3 моль/л)
При какой концентрации ионов Cu2+ ( в моль/л ) значение потенциала медного электрода становится равным стандартному потенциалу водородного элемента? Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите э.д.с. гальванического элемента состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Mg2+]=[Cd2+ ]= 1,0 моль/л. Изменится ли величина э.д.с., если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л?
Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является катодом, а в другом- анодом. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на электродах.
Составьте схему гальванического элемента, в основе которого лежит реакция, протекающая по уравнению:
Ni + Pb(NO 3)2 Ni(NO3) 2 + Pb
Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если [ Ni 2+] =0,01 моль/л; [Pb2+ ] = 0,0001 моль/л.
Вычислите потенциал железного электрода, опущенного в раствор, содержащий 0,0699г FeCl2 в 0,5 литре воды.
Определите электродный потенциал меди, погруженный в раствор 0,0005н нитрата меди (II).