6.2.4. Электрохимический ряд напряжений

413. Перечислите металлы, которые могут быть использованы для вытеснения меди из водного раствора CuSO₄.

414. Пользуясь данными табл. 1, перечислите окислители, которые в стандартных условиях могут окислить все перечисленные ниже галогенид-ионы (Cl^–, Br^–, I^–) до свободных галогенов.

415. Используя данные табл. 1, определите, какие из следующих частиц окисляются оксидом марганца (IV): Br^–, Ag, I^–, Cl^–?

416. Предотвратить коррозию железа можно нанесением на него цинкового покрытия (“оцинкованное железо”). Использование цинка для защиты железа от коррозии представляет собой один из примеров применения метода катодной защиты. Используя данные табл. 1, дайте обоснование катодной защиты железа.

417. Стандартные электродные потенциалы для трех металлов X²⁺/X, Y²⁺/Y и Fe²⁺/Fe равны –0,14; –0,76 и –0,44 В, соответственно. Укажите, какой из металлов, X или Y, окажется более эффективной защитой железа от коррозии, и объясните ответ.

418. Пользуясь данными табл. 1, установите, какие из следующих реакций, протекающих в водных растворах, являются самопроизвольными при стандартных условиях:

а) Fe + ZnBr₂  Zn + FeBr₂;

б) Fe + Pb(NO₃)₂  Pb + Fe(NO₃)₂;

в) 2NaCl + Fe₂(SO₄)₃  2FeSO₄ + Cl₂ + Na₂SO₄;

г) K₂Cr₂O₇ + 14HCl  2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O +2KCl;

д) Zn + SnCl₂  Sn + ZnCl₂.

419. Какой из электродов — анод или катод — окисляется в электрохимической ячейке?

420. Необходимо посеребрить медную пластинку. Будет ли она катодом или анодом в гальваническом элементе? Дайте обоснованный ответ, используя метод полуреакций.

421. Чтобы посеребрить медную пластинку массой 10 г, ее опустили в стакан, содержащий 250 г 20%-ного раствора нитрата серебра. Когда пластинку вынули, оказалось, что масса нитрата серебра в растворе уменьшилась на 20%. Какой стала масса посеребренной пластинки, и какова концентрация оставшегося раствора нитрата серебра?

422. Сплав меди, железа и цинка массой 6 г (массы всех компонентов равны) поместили в 15%-ную соляную кислоту массой 150 г. Рассчитайте массовые доли веществ в получившемся растворе.

423. Никелевую пластинку массой 25,9 г опустили в 555 г раствора сульфата железа (III) с массовой долей соли 0,1. После некоторого выдерживания пластинки в растворе ее вынули, при этом оказалось, что массовая доля сульфата железа (III) стала равной массовой доле образовавшейся соли никеля (II). Определите массу пластинки после того, как ее вынули из раствора.

6.2.5. Электролиз растворов и расплавов

424. При электролизе раствора хлорида кальция на катоде выделилось 5,6 г водорода. Какой газ и какой массой выделился на аноде?

425. Промышленное получение кальция основано на электролизе расплава хлорида кальция. Какая масса кальция получится при пропускании тока силой 18 А в течении 45 минут?

426. Водный раствор едкого натра подвергали электролизу током 10 А в течение 268 ч. После окончания электролиза осталось 100 г 24%-ного раствора гидроксида натрия. Найдите первоначальную концентрацию раствора.

427. Вычислите массу свинца, выделившегося на катоде в результате пропускания тока силой 3 А через расплавленный бромид свинца (II) в течение 30 минут.

428. Определите время, необходимое для осаждения на катоде 6,4 г меди, при пропускании постоянного тока силой 5,36 А через водный раствор сульфата меди.

429. Через расплавленный оксид алюминия пропускали постоянный ток силой 16 А в течение 3 часов. Вычислите массу алюминия, выделившегося на катоде.

430. Ток силой 6,5 А пропускали через 100 г 20%-ного раствора серной кислоты в течение 2 часов. Вычислите объем газов, выделившихся на аноде и катоде.

431. При пропускании постоянного тока силой в 6,4 А в течение 30 мин через расплав хлорида неизвестного металла на катоде выделилось 1,07 г металла. Определите состав соли, которую подвергли электролизу.

432. Ток силой 2,234 А пропускали в течение 12 ч через последовательно соединенные электролизеры, заполненные растворами нитрата серебра и сульфата меди. Какие вещества выделяются на электродах и каковы их массы?

433. Электролиз 400 г 8%-ного раствора сульфата меди (II) продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 20,5 г. Вычислите массовые доли соединений в растворе, полученном после окончания электролиза, и массы веществ, выделившихся на инертных электродах.

434. Электролиз 5%-ного водного раствора сульфата меди (II) продолжали до тех пор, пока массовая доля растворенного вещества не стала равна 7%. На одном графике изобразите зависимость от времени количества всех веществ, выделяющихся на инертных электродах. На другом графике (с тем же масштабом времени) изобразите зависимость массы раствора от времени. Объясните качественные особенности приведенных графиков.

Таблица 1. Стандартные окислительно-восстановительные

потенциалы при 25 °С (298 K)

Полуреакции		E^0, В
F2 + 2e ® 2F^–		2,87
MnO4^– + 8H^+ + 5e ® Mn^2+ + 4H2O		1,52
PbO2 + 4H^+ + 2e ® Pb + 2H2O		1,46
ClO3^– + 6H^+ + 6e ® Cl^– + 3H2O		1,45
	Au^3+ + 3e ® Au	1,42
Cl2 + 2e ® 2Cl^–		1,36
Cr2O7^2– + 14H^+ + 6e ® 2Cr^3+ + 7H2O		1,35
2NO3^– + 12H^+ + 10e ® N2 + 6H2O		1,24
	Pt^2+ + 2e ® Pt	1,20
Br2 + 2e ® 2Br^–		1,07
NO3^– + 4H^+ + 3e ® NO + 2H2O		0,96
NO3^– + 10H^+ + 8e ® NH4^+ + 3H2O		0,87
	Hg^2+ + 2e ® Hg	0,86
	Ag^+ + e ® Ag	0,80
NO3^– + 2H^+ + e ® NO2 + H2O		0,78
Fe^3+ + e ® Fe^2+		0,77
MnO4^– + 2H2O + 3e ® MnO2 + 4OH^–		0,57
MnO4^– + e ® MnO4^2–		0,54
I2 + 2e ® 2I^–		0,54
	Cu^+ + e ® Cu	0,52
	Cu^2+ + 2e ® Cu	0,34
	Bi^3+ + 3e ® Bi	0,23
SO4^2– + 4H^+ + 2e ® SO2 + 2H2O		0,20
SO4^2– + 8H^+ + 8e ® S^2– + 4H2O		0,15
2H^+ + 2e ® H2		0,0
	Pb^2+ + 2e ® Pb	–0,13
	Sn^2+ + 2e ® Sn	–0,14
	Ni^2+ + 2e ® Ni	–0,25
	Co^2+ + 2e ® Co	–0,28
	Cd^2+ + 2e ® Cd	–0,40
	Fe^2+ + 2e ® Fe	–0,44
S + 2e ® S^2–		–0,45
	Cr^3+ + 3e ® Cr	–0,71
	Zn^2+ + 2e ® Zn	–0,76
	Mn^2+ + 2e ® Mn	–1,05
	Al^3+ + 3e ® Al	–1,67
	Mg^2+ + 2e ® Mg	–2,34
	Na^+ + e ® Na	–2,71
	Ca^2+ + 2e ® Ca	–2,87
	Sr^2+ + 2e ® Sr	–2,89
	Ba^2+ + 2e ® Ba	–2,90
	K^+ + e ® K	–2,92
	Rb^+ + e ® Rb	–2,99
	Li^+ + e ® Li	–3,02