Контрольная работа по "Химии"

1. Кто сделал правильный вывод из опытов Гальвани? От чего зависит величина электродного потенциала? Расположите указанные металлы по увеличению значения электродного потенциала, если Zn опущен в 0,2 н раствор ZnSO4, Mg в 0,1 н раствор MgSO4, а Al в 0,1 М раствор Al2(SO4)3.

Гальвани в своих исследованиях использовал лягушачьи лапки и электричество, заметив, что при прикосновении металлического инструмента к лапке она дергалась, казалось бы, живой. Он сделал вывод о существовании "животного электричества", контролирующего движения и функции животных. Гальвани полагал, что электрический флюид является неотъемлемым свойством живой ткани, действуя как проводник для вызывания мышечных сокращений. Однако позднее выяснилось, что этот вывод неверен. Алессандро Вольта установил, что дергание лапки вызвано внешним электрическим раздражителем, а не внутренним "животным электричеством". Электричество просто запускает нервные импульсы, вызывая сокращение мышцы, что стало ключевым открытием в развитии понимания электрофизиологии.

Величина электродного потенциала металла зависит от природы металла, концентрации (точнее активности) ионов данного металла в растворе и от температуры.

Значение равновесного электродного потенциала можно вычислить при помощи уравнения Нернста.

 уравнение Нернста при 298К [pic 1]

 [pic 2]

 [pic 3]

[pic 4]

Теперь, касательно расположения металлов по увеличению значения электродного потенциала:

Магний (Mg) > Алюминий (Al) > Цинк (Zn)

2. Дайте определение понятию «электродвижущая сила гальванического элемента». Напишите формулу, связывающую ЭДС с константой равновесия. Рассчитайте константу равновесия окислительно-восстановительной реакции, протекающей при 17 °С в гальваническом элементе, электрохимическая схема которого имеет вид:

(–)Mg | 0,2 н Mg(NO3)2 || 0,03 н SnSO4 | Sn(+)

Сделайте вывод.

Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента - это мера разности потенциалов между его двумя электродами в состоянии равновесия. ЭДС показывает способность элемента переносить электроны при химических реакциях окисления и восстановления.

Формула, связывающая ЭДС с константой равновесия K для реакции окисления-восстановления:

[pic 5]

где:

E - ЭДС гальванического элемента, В,

R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль⋅K8,314Дж/моль⋅K),

T - температура в Кельвинах,

n - количество электронов, участвующих в реакции,

F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль96485Кл/моль),

 (–)Mg | 0,2 н Mg(NO3)2 || 0,03 н SnSO4 | Sn(+)

К (+): Sn2+ +2e → Sn

А (-): Mg→Mg2+ + 2 ē

ТОР (токообраз. реакция): Sn2+ + Mg → Sn + Mg2+

Теперь, для расчета константы равновесия , нам необходимо определить E с использованием стандартных электродных потенциалов E∘ для соответствующих полуреакций и подставить их в уравнение Нернста.[pic 6]

 [pic 7]

  [pic 8]

E = Е катода - Е анода = -=-0,19-(-2,393)=2,203В[pic 9][pic 10]

 [pic 11]

 [pic 12]

 [pic 13]

 [pic 14]

Так как ЭДС > 0, реакция идет с окислением магния и восстановлением олова

3. Сформулируйте 1-й закон Фарадея. Напишите его математическое выражение. Все величины поясните. Напишите уравнения электродных процессов, а также общей реакции, протекающей при электролизе раствора сульфата меди (II). Рассчитайте массу выделившейся меди, если электролиз раствора сульфата меди (II) протекал 18 ч при силе тока 20 А. Выход по току составил 90 %.

Первый закон Фарадея утверждает, что количество вещества, осаждённого или растворённого на электроде во время электролиза, пропорционально количеству электричества, прошедшему через электролит. Формулируется он следующим образом: