Контрольное задание

Многовариантные задачи

Задача 1. Для данного гальванического элемента:

1) определите анод и катод;

2) напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде в работающем гальваническом элементе;

3) определите электродвижущую силу гальванического элемента при концентрациях электролитов С и значениях температуры t (С0);

4) предложите факторы, увеличивающие напряжение.

Номер варианта Гальваническая пара (концентрации растворов) t, С0 Номер варианта Гальваническая пара (концентрации растворов) t, С0
Co êCo2+ (0.01н.) êêFe3+ (0.1М) êFe Cu êCu2+ (0.4н.) êêAg+ (0.1М) êAg
CuêCu2+ (0.06н.)êêAu3+(0.003М) êAu AgêAg+(0.3M)êêAu3+ (0.001н.) êAu
Ni êNi2+ (0.8н.) êêAu3+ (0.002М) êAu Bi êBi3+ (0.1M) êêCu2+ (2.0н.) êCu
FeêFe3+(0.3н.)êêH2SO4(0.1М)êH2 (Pt) Sn êSn2+ (0.2M) êêBi3+ (0.4н.) êBi
Sn êSn2+ (0.08н.) êêAg+ (0.02М) êAg CoêCo2+(0.02н.)êêPb2+(0.003М)êPb
Ni êNi2+ (0.7М) êêCu2+ (0.2н.) êCu Ni êNi2+(0.1M)êêH+(pH=3) êH2 (Pt)
Co êCo2+ (0.5М) êêH+(pH=2) êH2 (Pt) Zn êZn2+ (0.1M) êêFe3+ (0.2н.) êFe
Zn êZn2+ (0.2M) êêPb2+ (0.002н.) êPb      

Задача 2. Для водного раствора данного электролита:

1) напишите уравнения процессов, которые идут на электродах при электролизе;

2) рассчитайте, сколько (масса или объём для газов) и каких веществ выделится на катоде и аноде, если электролиз вести при силе тока, равной I (А), в течение τ часов, катодном выходе по току металла ВТ (%);

3) определите, как будет меняться среда у анода и катода в процессе электролиза;

4) определите, как изменится анодный процесс, если анод заменить на другой, указанный в таблице.

Номер варианта Электролит Электроды ВТ, % I, А τ, час Замена анода
CuSO4 медные 2,5 графит
NiSO4 никелевые диоксид свинца
CdSO4 кадмиевые платина
SnSO4 оловянные 0,5 графит
AgNO3 графитовые 0,6 0,5 платина
Ni(NO3)2 никелевые 2,5 графит
MgSO4 графитовые платина
ZnSO4 цинковые графит
CoSO4 графитовые диоксид свинца
H2CrO4, H2SO4 диоксид свинца графит
Na2SO4 графитовые цинк
KI графитовые платина
ZnCl2 цинковые графит
NaCl графитовые платина
Cu(NO3)2 медные графит

Предлагаемые варианты заданий для индивидуальной работы

Вариант №1

Задача 3. При электролизе водного раствора нитрата серебра (I) с нерастворимым анодом в течение 25 минут при силе тока 3 А на катоде выделилось 4.8 г серебра. Рассчитайте выход по току и электрохимический эквивалент серебра (г/Кл, г/(А·ч). Напишите уравнения анодных и катодных процессов.

Задача 4. При электролизе сульфата натрия получили при н.у. H2 объёмом 448 л. Напишите уравнения реакций, протекающих на нерастворимом аноде и катоде и рассчитайте, сколько времени протекал электролиз, если ток был 100 А.

Задача 5. Составьте схему никелевого концентрационного элемента, напишите уравнения электродных процессов, вычислите ЭДС, если один никелевый электрод находится в 0.001М растворе, другой в 0.01М, температура раствора 298 К.

Вариант №2

Задача 3. Определите время, необходимое для получения 1 кг натрия при электролизе расплава гидроксида натрия при силе тока 2500 А. Выход по току равен 35%. Какой объём кислорода был выделен? Напишите электродные процессы.

Задача 4. Рассчитайте, сколько моль эквивалентов кислорода выделилось при нормальных условиях на электроде в результате реакции 2H2O – 4e- → O2 + 4H+, если через электрохимическую систему прошло 48250 Кл электричества, а выход кислорода по току составил 80%.

Задача 5. При какой концентрации ионов Zn2+ значение потенциала цинкового электрода становится на 0.015 В меньше его стандартного электродного потенциала?

 

Вариант №3

Задача 3. При прохождении через раствор соли трёхвалентного металла тока силой 1.5 А в течение 30 минут на катоде выделилось 1.071 г металла. Вычислить атомную массу металла.

Задача 4. Определите объём хлора, выделенного на электроде при нормальных условиях по реакции 2Cl- - 2e- → Cl2, если через электрохимическую систему прошло 26,8 А×час электричества и выход хлора по току составил 70%.

Задача 5. Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциала -1,23 В. Вычислите концентрацию ионов Mn2+.

 

Вариант №4

Задача 3. Ток силой 6 А пропускали через водный раствор серной кислоты в течение 1.5 часов. Вычислите массу разложившейся воды и объём выделившегося кислорода и водорода при нормальных условиях. Напишите процессы на аноде и катоде.

Задача 4. Определите выход по току цинка (в %) при его растворении по реакции: Zn → Zn2+ + 2e-, если через электрохимическую систему прошло количество электричества, равное 1F, и изменение массы цинкового электрода составило 29,4 г.

Задача 5. Потенциал серебряного электрода в растворе AgNO3 составил 95% от величины его стандартного электродного потенциала. Чему равна концентрация ионов Ag+.

 

Вариант №5

Задача 3. При электролизе нитрата серебра (I) в течение 50 минут при силе тока в 3 А на катоде выделилось 9.6 г серебра. Определите выход серебра в процентах от теоретического. Напишите электродные процессы.

Задача 4. Составьте схему цинкового концентрационного элемента с активностями иона Zn2+, равными 10-2 моль/л у одного электрода и 10-6 у другого электрода. Рассчитайте ЭДС этого элемента при 298 К.

Задача 5. При электролизе водного раствора хлорида олова (II) на аноде выделилось 4,48 л хлора (условия нормальные). Найти массу выделившегося на катоде олова?

Вариант №6

Задача 3. При электролизе водного раствора сульфата никеля (II) на аноде выделилось 3.8 л кислорода. Сколько граммов никеля выделилось на катоде? Напишите уравнения анодных и катодных процессов.

Задача 4. Рассчитайте ЭДС серебряно-цинкового элемента при 298 К, суммарная окислительно-восстановительная реакция в котором выражается следующим образом: 2Ag+ + Zn → 2Ag + Zn2+.

Задача 5. Чему равна эквивалентная масса кадмия, если для выделения 1 г кадмия из раствора его соли надо пропустить через раствор 1717 Кл электричества?

 

Вариант №7

Задача 3. Сколько литров водорода выделилось на катоде при электролизе раствора гидроксида калия в течение 2.5 часа при силе тока 1.2 А. Написать электродные процессы.

Задача 4. Рассчитайте ЭДС элемента, в котором при 298 К установилось равновесие: Sn2+ + Zn → Sn + Zn2+ при а(Zn2+­­) = 10­­­­-4 моль/л и а(Sn2+) = 10-2 моль/л. Составьте уравнения электродных реакций.

Задача 5. При электролизе водного раствора сульфата хрома (III) током силой 2 А масса катода увеличилась на 8 г. В течение какого времени проводили электролиз?

 

Вариант №8

Задача 3. При электролизе сульфата цинка (II) на аноде выделилось 350 мл кислорода при 0 оС и 1 атм. Сколько граммов цинка выделилось на катоде? Напишите электродные процессы.

Задача 4. Составьте схему, напишите уравнения электродных реакции гальванического элемента, у которого один из электродов – кобальтовый ([Co2+­­] = 10­­­­-1 моль/л), а другой – стандартный водородный. Рассчитайте ЭДС элемента при 25 оС. Как изменится ЭДС, если концентрация ионов Co2+­­ уменьшить в 10 раз?

Задача 5. За 10 минут из раствора платиновой соли ток силой 5 А выделил 1.517 г платины. Определить эквивалентную массу платины.

 

Вариант №9

Задача 3. Какова была сила тока при электролизе, если за 50 минут удалось выделить всю медь из 120 мл 0.4 н. раствора CuSO4? Напишите электродные процессы.

Задача 4. Какая масса (в г) гидроксида калия образовалась у катода при электролизе водного раствора K2SO4 на нерастворимых электродах, если на аноде выделилось 11,2 л газа, измеренного при нормальных условиях.

Задача 5. Рассчитать электродные потенциалы магния в растворе его соли при концентрациях иона Mg2+ 0.1, 0.01 и 0.001 моль/л.

 

Вариант №10

Задача 3. Выход по току металлического кальция при электролизе расплава хлорида кальция равен 70%. Сколько электричества надо пропустить через электролизёр, чтобы получить 200 г кальция? Напишите уравнения анодных и катодных процессов.

Задача 4. Какие вещества и в каких количествах выделяются на угольных катодах при последовательном прохождении тока через электролизёры с водными растворами AgNO3, K2SO4, CuCl2, если известно, что в электролизёре с AgNO3 выделилось 108 г Ag (при выходе серебра по току равном 100%)?

Задача 5. Вычислить потенциал водородного электрода, погруженного: в чистую воду; в раствор с рН = 3.5; в раствор с рН = 10.7.

 

Вариант №11

Задача 3. Определите силу тока, необходимую для процесса электролиза расплава хлорида магния в течение 10 часов при выходе по току 85%, чтобы получить 0.5 кг металлического магния? Напишите электродные процессы.

Задача 4. Какие вещества и в каком объёме можно получить при нормальных условиях на нерастворимых электродах при электролизе водного раствора KOH, если пропускать ток 13,4 А в течение двух часов?

Задача 5. ЭДС гальванического элемента, составленного из двух водородных электродов, равна 272 мВ. Чему равен рН раствора, в который погружен анод, если катод погружен в раствор с рН = 3?

 

Вариант №12

Задача 3. Какую массу алюминия можно получить при электролизе расплава Al2O3, если в течение 1 часа пропускать ток силой 20000 А при выходе по току 85%? Напишите электродные процессы.

Задача 4. При электролизе водного раствора SnCl2 на аноде выделилось 4,48 л хлора (условия нормальные). Найти массу выделившегося на катоде олова (выход олова потоку 80%).

Задача 5. Гальванический элемент состоит из стандартного водородного электрода и водородного электрода, погруженного в раствор с рН = 12. На каком электроде водород будет окисляться при работе элемента, а на каком – восстанавливаться? Рассчитать ЭДС элемента.

 

Вариант №13

Задача 3. При пропускании тока 2 А в течении 1 часа 14 минут 24 секунд через водный раствор хлорида металла (II) на одном из графитовых электродов выделился металл массой 2.94 г. Чему равна атомная масса металла, если выход по току 100%, и что это за металл? Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

Задача 4. При электролизе раствора CuCl2 на аноде выделилось 560 мл газа (при нормальных условиях). Найти массу меди, выделившейся на катоде.

Задача 5. Гальванический элемент составлен из стандартного цинкового электрода и хромового электрода, погруженного в раствор, содержащий ионы Cr3+. При какой концентрации ионов Cr3+ ЭДС этого элемента будет равна нулю?

 

Вариант №14

Задача 3. Через раствор сульфата металла (II) пропустили 40 Кл электричества. При этом на катоде выделился металл массой 0.196 г. Выход металла на катоде 80%. Определите металл и составьте уравнения реакций, протекающих на электродах: а) для графитовых электродах; б) для металлических электродов.

Задача 4. Сколько времени потребуется для полного разложения 2 молей воды током силой 2А?

Задача 5. Вычислить потенциал свинцового электрода в насыщенном растворе PbBr2, если [Br-] = 1 моль/л, а ПР(PbBr2) = 9.1×10-6.

 

Вариант №15

Задача 3. Через раствор сульфата железа (II) пропускали ток 13.4 А в течение 1 часа. Определите массу железа, которая выделилась на катоде, если выход по току был равен 70%. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.

Задача 4. Какое количество электричества потребуется для выделения из раствора: а) 2 г водорода; б) 2 г кислорода?

Задача 5. Потенциал водородного электрода в некотором водном растворе равен -118 мВ. Вычислить активность ионов Н+ в этом растворе.