Вариант 1
1. ЭДС элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, погруженных в 1 М растворы их солей, равна 0,47 В. Как изменится ЭДС, если взять 0,001 М растворы?
2. При какой силе тока можно получить на катоде 0,5 г никеля, подвергая электролизу раствор сульфата никеля в течение 25 минут? Восстановление воды не учитывать.
3. Цинк склепан с железом и помещен в кислую среду. Какая масса цинка, подверглась коррозии, если за 4 мин работы образовавшейся гальванопары через внешнюю цепь протекло 2750 Кл электричества? Какой объем водорода выделился при этом на железном катоде?
Вариант 2
1. Вычислите ЭДС серебряно-кадмиевого гальванического элемента, в котором активные концентрации ионов Ag+ и Cd2+ соответственно равны 0,1 и 0,005 моль/л. Укажите, к какому электроду будут по внешней цепи перемещаться электроны.
2. Электролизу подвергается раствор, содержащий нитраты меди (II) и серебра (I). Какой металл выделится в первую очередь? Напишите уравнения электродных процессов.
3. Алюминий покрыт свинцом. Какой из металлов будет окисляться при нарушении покрытия, если эта пара находится в щелочной среде (оксидную пленку Аl не принимать во внимание)? Дайте схему анодного и катодного процессов.
Вариант 3
1. Рассмотрите электродные процессы и вычислите ЭДС гальванического элемента Pb | Pb2+ (0,01M) || H+ (0,01M) | H2
2. Через раствор ZnCl2 пропущено 48250 Кл электричества, при этом массы выделившихся цинка и хлора соответственно равны 9,8 и 16,0 г. Рассчитайте, чему равен выход по току каждого из продуктов электролиза.
3. Никель покрыли медью. Какой из металлов будет корродировать в случае разрушения покрытия? Опишите протекающие процессы. Коррозия происходит в нейтральной среде в присутствии кислорода.
Вариант 4
1. Как зависит величина потенциала водородного электрода от рН раствора, в который он погружен? Дайте ответ на основании расчета для случаев, когда таким раствором является: а) чистая вода; б) раствор с рН = 3.
2. При электролизе раствора хлорида меди на аноде выделилось 560 мл газа (н.у.). Найти массу меди, выделившейся на катоде.
3. Железная пластина склёпана с никелевой пластиной. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если они опущены в раствор электролита с рН равным 7? Запишите уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде.
Вариант 5
1. Определить ЭДС гальванического элемента
Ag|AgNO3 (0,001 M) || AgNO3 (0,1 M) | Ag.
2. Определите массу цинка, выделившегося на катоде при электролизе раствора сульфата цинка в течение 2 ч при токе 42,4 А, если выход цинка по току равен 50%.
3. Как происходит атмосферная коррозия луженого и оцинкованного железа при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Вариант 6
1. Вычислите ЭДС железо-цинкового гальванического элемента, у которого
[Fe2+] = [Zn2+]= 1 моль/л. Составьте схему и напишите уравнения электродных процессов. Укажите, какой металл является анодом, какой – катодом?
2. Составьте схему и напишите уравнения процессов, протекающих на графитовых электродах при электролизе расплава NaOH. Определите массу веществ, которые выделятся на электродах при пропускании через данный расплав тока силой 10 А в течение 20 минут.
3. Какой металл и почему следует выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, медь, висмут? Составьте уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии?
Вариант 7
1. Рассмотрите электродные процессы и вычислите ЭДС гальванического элемента Mn | MnSO4 (0,01M) || Pb(NO3)2 (1н.) | Pb.
2. При электролизе водного раствора CuBr2 на электроде выделилось 0,48 г меди. Какая масса брома выделится на другом электроде? Напишите уравнения процессов, происходящих на катоде и аноде.
Вариант8
1. Вычислите электродный потенциал электрода Ni|NiSO4 (t = 25 °С, [Ni2+]=0,01 моль/л).
2. Ток силой 3,7 А проходит через раствор хлорида меди (II) в течение
40 мин. Вычислитк массу разложившегося хлорида меди.
3. Железное изделие покрыли никелем. Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе и в соляной кислоте. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?
Вариант 9
1. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых свинцовый электрод является катодом, в другом – анодом. Напишите уравнения реакций, происходящих при работе этих элементов, и вычислите значения их стандартных ЭДС.
2. Рассчитайте, какая масса серебра выделится на катоде, если ток силой 6 А пропускать через электролизер с раствором нитрата серебра в течение 1 часа. Составьте уравнения процессов, происходящих при электролизе.
3. Железная пластина склёпана с никелевой пластиной. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если они опущены в раствор электролита с рН < 7? Запишите уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде.
Вариант 10
1. Определите ЭДС медно-никелевого гальванического элемента, если концентрации растворов NiSO4 и CuSO4 соответственно равны 0,2 н. и 0,1М.
2. Составьте уравнения процессов, происходящих при электролизе следующих растворов (электроды инертные): 1) раствора KNO3, 2) раствора CoCl2.
3. Цинковая пластина склепана с никелевой пластиной. Какие процессы и почему будут происходить при коррозии, если образец окажется в щелочной среде (кислород присутствует)?
Вариант 11
1. Составьте схему и рассчитайте ЭДС гальванического элемента, электроды которого сделаны из кадмия и висмута и погружены в 0,1 М растворы их солей.
2. При электролизе 120 мл 0,4 н раствора сульфата меди за 50 мин выделена вся медь из раствора. Вычислите силу тока, напишите суммарное уравнение процесса
электролиза.
3. Дана система Al | Ni в 1 М растворе НСl. Какой металл будет разрушаться?
Напишите уравнение реакций.
Вариант 12
1. Вычислите ЭДС гальванического элемента Zn | ZnSO4(0,1M) || HCl (1М) | H2 (Pt).
Запишите уравнения процессов, происходящих на катоде и аноде.
2. Какой объем водорода выделится при электролизе водного раствора КОН в течение 2,5 ч при силе тока 1,2 А, температуре 27 °С и давлении 764 мм рт. ст.
3. Железо покрыто медью. Какой металл и почему будет подвергаться коррозии в щелочной среде в случае нарушения покрытия?
Вариант 13
1. Определите ЭДС гальванического элемента: Fe | 0,1М FeSO4 || 0,1М Н+ | Pt, Н2.
Напишите уравнения реакций, происходящих при работе этого элемента.
2. Напишите уравнения реакций процессов, происходящих при электролизе водных растворов нитрата и хлорида кадмия с платиновыми электродами.
3. Медная пластина, склепанная с никелевой пластиной, помещена в воду с растворенным в ней кислородом. Какой металл и почему будет подвергаться коррозии? Напишите уравнения соответствующих реакций.
Вариант 14
1. Вычислите электродные потенциалы металлов, находящихся в контакте с растворами их солей с заданной молярной концентрацией (моль/л):
а) Ni | NiSO4, [Ni2+] = 0,01 М; б) Mn | MnSO4, [Mn2+] = 2,0 М.
2. В растворе находится смесь солей сульфатов цинка и никеля. Какой металл и почему выделится в первую очередь? Напишите уравнения электродных процессов.
3. Составьте уравнение анодного и катодного процессов, протекающих при коррозии железа в кислой среде. Предложите металл, который может являться катодом в данном процессе.
Вариант 15
1. Вычислите ЭДС гальванических элементов, образованных сочетанием:
цинкового электрода в растворе ZnSO4, [Zn2+] = 0,2 моль/л и свинцового электрода в растворе Pb(NO3)2, [Pb2+] = 0,01 моль/л.
2. Напишите уравнения для процессов, протекающих на электродах при хромировании детали в растворе Cr2(SO4)3. Сколько времени потребуется для нанесения 1,73 г хрома при силе тока 4 А на деталь?
3. Дана система Cr | Sn в 1 М растворе KOH (кислород присутствует). Какой металл разрушается? Напишите уравнения соответствующих реакций.
Раздел 10
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Молекулярные соединения, образующие комплексные ионы, способные к существованию, как в растворе, так и в кристалле, называются комплексными соединениями.
Строение комплексных соединений объясняет координационная теория, предложенная в 1893 г. А. Вернером. В соответствии с этой теорией в комплексных соединениях различают внешнюю и внутреннюю (комплексный ион) сферы.
Во внутренней сфере комплексных соединений:
– центральное место занимает комплексообразователь (центральный ион) – обычно положительно заряженный ион – катион металла;
– вокруг комплексообразователя расположены (координированы) лиганды (адденды) – ионы противоположного знака (анионы) или нейтральные молекулы:
– число лигандов, удерживаемых комплексообразователем, называется координационным числом.
Наиболее характерными значениями координационного числа (КЧ) для некоторых ионов комплексообразователей являются:
Во внешнюю сферу входят катионы или анионы. Комплексные соединения неэлектролиты, не имеют внешней сферы. Например, [Pt(NH3)2Cl4]. Типичные комплексообразователи: d-элементы – Ag, Au, Cu, Cu, Hg, Cd, Zn, Fe, Fe, Co, Ni, Pt и другие, s-, p-элементы – Ba, Be, Al, Sn, Pb. Важнейшие лиганды: - нейтральные молекулы: H2O, NH3, CO, NO и другие; - ионы: CN-, NO2-, Cl-, Br-, J-, OH-, CO32-, S2O32- и другие. Заряд комплексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов. Так как в целом комплексное соединение электронейтрально, алгебраическая сумма зарядов внешней и внутренней сфер равна нулю. При составлении названия комплексного соединения первым указывают анион, затем катион. Название комплексного иона пишется в одно слово. Название комплексного аниона (анионный комплекс) начинают с указания состава внутренней сферы: прежде называют лиганды – анионы, прибавляя к их латинскому названию окончание «о» (Cl− – хлоро, CN− – циано, OH− – гидроксо,
затем называют нейтральные молекулы (NH3 – аммин, H2O – аква, СО – карбонил, NO – нитрозил), число лиганд указывают греческими числительными (1 – моно, 2 – ди, 3 – три, 4 – тетра, 5 – пента, 6 – гекса); далее называют комплексообразователь, используя корень его латинского названия и окончание -ат, после чего (в скобках) указывают степень окисления комплексообразователя римскими цифрами. После обозначения состава внутренней сферы называют внешнюю сферу. Примеры: K3[Fe(CN)6] – гексацианоферрат(III) калия; (NH4)2[PtCl4(OH)2] – дигидроксотетрахлороплатинат(IV) аммония; Ba[Cr(NH3)2(SCN)4]2 – тетрароданодиамминхромат(III) бария. При названии комплексного катиона (катионный комплекс) комплексообразователь называют по-русски в родительном падеже, также указывая в скобках степень окисления комплексообразователя. Примеры: [Co(NH3)4(H2O)Cl]Cl2 – хлорид хлороакватетраамминкобальта (III) [К(H2O)4]NO3 – нитрат тетрааквакалия. В названии нейтральных комплексных частиц (нейтральный комплекс) комплексообразователь указывается в именительном падеже, а степень окисления его не указывается, так как она однозначно определяется, исходя из электронейтральности комплекса. Примеры: [Pt(NH3)2Br2] – диамминдибромоплатина, [Cr(CO)6] – гексакарбонилхром
В водных растворах комплексные соли диссоциируют с образованием комплексных ионов внутренней сферы – первичная диссоциация: [Ag(NH3)2]Cl Û [Ag(NH3)2]+ + Cl-; K[Ag(CN)2] Û K+ + [Ag(CN)2] - Под воздействием дополнительных внешних факторов комплексные ионы, в свою очередь, подвергаются вторичной диссоциации: [Ag(NH3)2]+ Û Ag+ + 2NH3 (1) [Ag(CN)2]- Û Ag+ + 2Cl- (2) Диссоциация по такой схеме протекает в незначительной степени.
Применяя закон действия масс к реакциям (1) и (2), получают выражения [Ag]+ [NH3]2 [Ag+] [CN-]2 Кн = —–––——––– = 6,8•10-8, Кн = ––——–––— = 1,0•10-21 [[Ag(NH3)2]+] [[Ag(CN)2] -]
Следовательно, комплекс [Ag(CN)2]- более прочен, чем комплекс [Ag(NH3)2]+.
От комплексных соединений следует отличать двойные соли, которые обозначают как совокупность нескольких солей. К двойным солям относятся, двойной хлорид калия и меди 2КCl•CuCl2•2H2O, алюмо-калиевые квасцы KAl(SO4)2•12H2O и многие другие. При растворении в воде двойные соли диссоциируют на составляющие их ионы и молекулы, например: 2KCl•CuCl2•2H2O Û 2K+ + Cu2+ + 4Cl- + 2H2O. Все присутствующие в растворе ионы можно обнаружить с помощью соответствующих качественных реакций. |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
КОМПЛЕКСНЫе СОЕДИНЕНИя
Цель работы: получение и изучение свойств комплексных соединений.
Приборы: химические пробирки, химические стаканы.
Реактивы: растворы аммониево-железных квасцов, роданида аммония, гексацианоферрата (III) калия, хлорида бария, соли хрома (III), соли никеля (II), соли кобальта (II), сульфата магния, хлорида цинка, гидроксидов натрия и аммония, серной кислоты, пероксида водорода (3 %).
Экспериментальная часть