Примеры решения задач

1. Исходя из степени окисления (п) азота, серы и марганца в соединениях NH₃, HN0₂, HN0₃, H₂S, H₂S0₃, H₂S0₄, Mn0₂ и KMn0₄, определите, какие из этих веществ могут быть только восстановителями, только окислителями, а какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.

Решение. Степень окисления в указанных соединениях соответственно равна:

• — для азота N ³Н₃: -3 (низшая), HN⁺³0₂: +3 (промежуточная), HN⁺⁵0₃: +5 (высшая);
• — для серы II₂S^-2: -2 (низшая), II₂S⁺⁴0₃: +4 (промежуточная), H₂S⁺⁶0₄: +6 (высшая);
• — для марганца Мп⁺⁴0₂: +4 (промежуточная), КМп⁺⁷0₄: +7 (высшая).

Отсюда следует: NH₃, H₂S — только восстановители;

— HN0₃, H₂S0₄, KMn0₄ — только окислители;

IIN0₂, II₂S0₃, Mn0₂ — обладают окислительно-восстановительной двойственностью.

2. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между H₂S и HI?

Решение: Степень окисления серы (в H₂S) = -2; иода (в HI) = = -1. Так как и сера и иод находятся в своих низших степенях окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут.

3. Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются магний и цинк, опущенные в растворы их солей с концентрацией ионов 1 моль/л. Определите катод и анод, напишите уравнения электродных процессов и суммарной окислительно-восстановительной реакции и вычислите ЭДС гальванического элемента.

Решение. Схема данного гальванического элемента запишется в виде.

Магний имеет меньший стандартный потенциал (-2,37 В), поэтому является анодом (анод всегда более активный элемент и всегда растворяется). На аноде протекает процесс окисления:

Стандартный электродный потенциал цинка (-0,763 В) больше, чем потенциал магния, поэтому цинк — катод. На этом электроде протекает процесс восстановления:

Суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции имеет вид.

ЭДС (Е) гальванического элемента равна (ф_каТода «Фанода)^:

4. Как протекает коррозия цинка, находящегося в контакте с медыо, в нейтральной среде? Составьте уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?

Решение. В месте контакта меди и покрытия цинка с влагой возникает микрогальвантческий элемент, схему которого можно записать в видс2п |Н₂ 0|Си. Согласно данным табл. П. 7,ф 2"2+/_Zn ^{= -}0,76 В, Фси2₊/си ^{= +0}'^{34 В}‘^{Таким об}Р^азом' Фс_и2₊/_Си ^> Ф°_п2+/гп* ^ПоэтомУ Д^инк будет анодом, а медь — катодом. Цинк окисляется и переходит в раствор:

На меди восстанавливается деполяризатор, в данном случае — вода:

Продуктами коррозии являются водород и гидроксид цинка.

5. Напишите электронное уравнение анодного процесса, происходящего при электролизе водного раствора ZnS0₄

(Ф? =-0,76 В) на медном аноде.

Zn* /Zn.

Решение. В водном растворе присутствуют ионы диссоциированной соли и Н₂0:

На медном аноде конкурируют процессы окисления меди Си, воды Н₂0 и ионов SO‘j~. Поскольку стандартный электродный потенциал окисления меди Ф^_и2+/_Си =+0,34 В существенно ниже потенциалов окисления ионов SO|~ и воды (ф^_и2+/_Си ⁼ +0,34 В и Фо₂/н₂о ⁼ +1,23 В), на аноде окисляется медь (медный анод растворяется):