Восстановительные потенциалы



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Восстановительные потенциалы



1. Дайте определение следующих понятий:

a) восстановительный потенциал;

b) стандартный восстановительный потенциал;

c) стандартная кислая среда, стандартная щелочная среда;

d) окислительно–восстановительная реакция в стандартных условиях.

2. Сформулируйте в общем виде определение, для каких полуреакций восстановления E не зависит от pH и для каких зависит.

3. Сформулируйте условия стабильности ионов в водном растворе. Правила запрета.

4. В какую сторону пойдет процесс: Na2SO3 + NaNO2  NaNO3 + Na2S?

5. Можно ли осуществить реакции окисления фосфористой кислоты:

a) H3PO3 + I2 + H2O ® ;

b) H3PO3 + AgNO3 + H2O ® Ag + ;

c) H3PO3 + Cd(NO3)2 + H2O ® Cd + ;

d) H3PO3 + Hg(NO3)2 + H2O ® Hg + .

6. Какая кислота выполняет в реакции H2SeO3 + H2SO3 функцию окислителя, а какая восстановителя?

7. Можно ли восстановить сульфат железа (III) в сульфат железа (II):

a) раствором H2SO3;

b) железными опилками?

8. Можно ли приготовить раствор, содержащий одновременно кислоты H2SeO3 и HI?

9. Растворяется ли висмут в 1 н соляной кислоте?

10. Металлический хром внесли в раствор соли трехвалентного железа. Что должно происходить?

11. Какие превращения претерпевает CrCl2 в солянокислом растворе с pH = 0?

12. Пользуясь таблицей потенциалов, подберите несколько веществ, которые должны разлагать воду с выделением кислорода, и напишите соответствующие реакции:

a) для случая стандартного кислого раствора;

b) для случая стандартного щелочного раствора.

13. Пользуясь таблицей потенциалов, подберите два–три сложных вещества, которые должны разлагать воду (стандартный кислый раствор) с выделением водорода.

14. Проверьте по таблицам потенциалов, может ли диспропорционировать кислота H2MnO4 на HMnO4 и MnO2.

15. Сопоставьте константы равновесия следующих систем:

a) 2Fe3+ + H2S = 2Fe2+ S + 2H+;

b) 2Fe3+ + I = 2Fe2+ + I2.

16. Чему равна константа равновесия реакции Fe + 2Fe3+aq  3Fe2+aq в кислом растворе при 18°C?

17. В водном растворе сероводород окисляется йодом, а в газовой фазе, наоборот, сера окисляет йодоводород:

a) I2(р) + H2S(р) = 2HI(р) + S(к)

b) S(г)+ 2HI(г) = H2S(г) + I2(г)

Приведите возможные объяснения этого явления.

18. Реакция, протекающая по схеме

C2H5OH + CrO3 + H2SO4 ® Cr2(SO4)3 + CH3COOH + H2O

иногда используется для обнаружения алкоголя в выдыхаемом воздухе. На основании чего судят о наличии алкоголя? Подберите стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

19. Объясните, почему азотную кислоту можно использовать для получения диоксида углерода из карбоната натрия, но нельзя применять для получения диоксида серы из сульфита натрия.

20. Аскорбинометрия – титриметрический метод определения окислителей, основанный на окислении аскорбиновой кислоты (I) до дегидроаскорбиновой (II) по схеме: С6Н8О6 – 2e = C6H6O6 + 2H+ (j° = 0,326 В). Рассчитайте величину электродного потенциала этой системы при рН = 5, считая концентрацию [С6Н8О6] равной концентрации [C6H6O6]. Увеличится ли при этой кислотности восстановительная активность аскорбиновой кислоты?

21. Фермент нитрогеназа, участвующий в восстановительной фиксации азота, способен катализировать следующую реакцию: N2 + 8H + 6e = 2NH4+ (j° = 0,26 В). Рассчитайте значение потенциала этой системы при рН = 7, если [N2] = [NH4+] = 1 М. В какой среде: при рН = 0 (стандартные условия) или при рН = 7 (биологические условия) восстановление азота идет лучше?

22. К средствам, усиливающим выделительную активность почек, относится ацетат калия. Вычислите потенциал водородного электрода (при 25°С), погруженного в 0,5 М раствор соли.

23. Концентрация ионов К+ внутри клетки в 160 раз больше, чем снаружи (при 37°С). Какова величина трансмембранного потенциала, создаваемого указанной асимметрией распределения ионов?

24. Участниками ферментативных окислительно-восстановительных процессов являются следующие системы:                                                                   
СН3СНО + 2Н+ +2е = СН3СН2ОН                         -0,197 В (рН = 7, Т = 298 К)
СН3СОСОО + 2Н+ + 2е = СН3СН(ОН)СОО       -0,185 В (рН = 7, Т = 298 К).
Если эти реакции протекают в одном гальваническом элементе с положительной э.д.с., то:

a) как будет выглядеть уравнение самопроизвольной реакции?

 

b) какова Кр этого процесса (при 298 К)?

25. В настоящее время считается, что величина изменения свободной энергии Гиббса (DG°) при гидролизе концевой макроэргической фосфатной группы АТФ составляет примерно –33440 Дж/моль. Определите разность потенциалов, необходимую для превращения АТФ в АДФ, включая превращения всех остальных реагирующих веществ (n = 2).                 


Приложения

Таблица 1.

Стандартные энтальпии образования ∆H°298 и стандартные энтропии S°298 некоторых веществ.

  Вещество Состояние D H°298 кДж/моль 298 Дж/моль·К  
  Al тв. 0,0 28,3  
  AlCl3 тв. -704,2 109,3  
  Al2O3 тв. -1676,0 50,9  
  Ba тв. 0,0 62,5  
  BaCl2 тв. -844,0 123,7  
  BaO тв. -548,0 72,0  
  BaSO4 тв. -1459,0 132,2  
  BeO тв. -609,0 13,8  
 

C

газ 717,2 158,0  
  тв. 0,0 5,7  
  СН4 газ -74,9 186,2  
  CO газ -110,5 197,5  
  CO2 газ -393,5 213,7  
  COCl2 газ -220,0 283,7  
 

Ca

тв. 0,0 41,6  
  газ 177,8 154,8  
  СаСО3 тв. -1207,0 88,0  
  CaCl2 тв. -795,9 108,0  
  СаО тв. -635,1 38,1  
  Cl газ 121,0 165,2  
  Cl2 газ 0,0 223,0  
  Cu тв. 0,0 33,2  
  CuO тв. -162,0 42,6  
  F газ 79,1 158,8  
  F2 газ 0,0 202,7  
  Fe тв. 0,0 27,2  
  FeO тв. -265,0 60,8  
  Fe3O4 тв. -1117,0 146,2  
  Fe2O3 тв. -822,0 87,0  
  H газ 218,1 114,7  
  H2 газ 0,0 130,5  
  HBr газ -36,3 198,6  
  HCl газ -92,2 186,8  
  CH3COOH газ -437,5 282,7  
  HCN газ 135,0 113,1  
  HF газ -271 173,7  
  HI газ 26,6 206,5  
 

H2O

газ -241,8 188,7  
  ж. -285,8 70,1  
  H3PO3 р-р -965,5 167,5  
  H3PO4 ж. -1279 110,5  
  K тв. 0,0 64,7  
  KCl тв. -436,6 82,5  
  KClO3 тв. -389,0 143,0  
  Mg тв. 0,0 32,7  
  MgCl2 тв. -644,8 89,6  
  Mn тв. 0,0 32,0  
  MnO2 тв. -521,5 53,1  
  N2 газ 0,0 191,5  
  NH3 газ -46,2 192,6  
  NH4Cl тв. -314,6 96,6  
  NO газ 90,3 210,6  
  N2O4 газ -9,6 303,7  
  NO2 газ 33,5 240,2  
  N2O3 газ 83,3 307,0  
  N2O5 тв. -43,0 178,2  
 

HNO3

газ -135,0 266,9  
  ж. -174,1 155,6  
  Na тв. 0,0 51,3  
  NaCl тв. -411,4 72,1  
  O2 газ 0,0 205,0  
  H2O2 ж. -187,8 109,5  
 

PCl3

газ -280,0 311,7  
  ж. -311,7 217,3  
 

PCl5

газ -366,9 364,0  
  тв. -435,6  
  P4O6 тв. -1640,0  
  P4O10 тв. -2984,0 228,9  
 

S

ромб. 0,0 31,9  
  монокл. -0,4 32,6  
  SF6 газ -1221,0 292  
  SO2 газ -296,9 248,1  
 

SO3

газ -395,8 256,7  
  ж. -439,0 122,0  
  SiO газ -103,0 211,5  
  SiO2 тв. -911,0 41,8  
  SiF4 газ -1694,9 282,0  
  SiCl4 газ -658,0 331,0  
  SnCl2 тв. -331,0  
  SnCl4 газ -489,1 365,0  
  SnO тв. -286,0 56,0  
  SnO2 тв. -581,0 52,0  
  TiCl4 газ -763,0 353,0  
 

TiO2

анатаз -939,0 49,9  
  рутил -944,0 50,3  
  ZnO тв. -350,6 43,6  
  ZnS тв. куб. -205,0 57,7  
           

Таблица 2.

Энтальпии образования одноатомных газов.

Атом DH°298 кДж/моль Атом DH°298 кДж/моль Атом DH°298 кДж/моль Атом DH°298 кДж/моль
Al 329,30 C 716,70 H 218,00 O 249,20
As 301,80 Ca 177,80 I 106,80 P 316,30
B 561,00 Cl 121,29 N 472,70 S 277,00
Br 111,80 F 79,50 Na 107,50 Si 452,00

 

Таблица 3.

Константы диссоциации кислот и оснований.

 

Вещество Формула

K a, К b

Кислота

Азотистая HNO2   4,00·10-4 Алюминиевая (мета) HAlO2   4,00·10-13 п-Аминосалициловая C6H3(OH)(NH2)COOH   1,00 ·10-2 Аскорбиновая C6H8O6   8,00·10-5 Бензойная С6Н5СООН   6,29·10-5 Борная Н3ВО3   7,30·10-10 Масляная С3Н7СООН   1,05·10-5 Молочная С2Н4(ОН)СООН   1,38·10-4 Муравьиная HCOOH   1,77·10-4 Никотиновая C5H4NCOOH   1,50·10-5 Пировиноградная СН3СОСООН   3,25·10-3 Серная H2SO4 (I) (II) 1,00·103 1,20·10-2 Сернистая H2SO3 (I) (II) 1,58·10-2 6,31·10-8 Сероводородная H2S (I) (II) 6,00·10-8 1,00·10-14 Уксусная CH3COOH   1,80·10-5 Угольная H2CO3 (I) (II) 4,45·10-7 4,69·10-11 Фосфорная (орто) H3PO4 (I) (II) (III) 7,52·10-3 6,31·10-8 1,26·10-12 Хлорноватистая HClO   3,00·10-8 Цианистоводородная HCN   7,90·10-9

Основание

Гидроксид алюминия Al(OH)3 (III) 1,38·10-9 Гидроксид аммония NH4OH   1,79·10-5 Гидроксид хрома Cr(OH)3 (II) (III) 7,90·10-6 1,50·10-10 Гидроксид свинца Pb(OH)2 (I) (II) 9,60·10-4 3,00·10-8 Гидроксид цинка Zn(OH)2 (I) (II) 4,40·10-5 1,50·10-9

 

Таблица 4.

Произведения растворимости малорастворимых

в воде электролитов (в шкале молярностей).

 

Вещество ПР Вещество ПР
AgCl 1,8·10-10 CuS 6,3·10-36
Ag2CrO4 1,1·10-12 Fe(OH)3 6,3·10-38
Ag2S 2,0·10-50 MgCO3 2,1·10-5
BaCO3 4,0·10-10 MnS 2,5·10-13
BaSO4 1,1·10-10 PbCrO4 1,8·10-14
CaCO3 3,8·10-9 PbS 2,5·10-27
CaC2O4 2,3·10-9 SrCO3 1,1·10-10
CaF2 4,0·10-11 SrSO4 3,2·10-7
Ca3(PO4)2 2,0·10-29 ZnS 1,6·10-24
CaSO4 2,5·10-5    

 


 

Таблица 5.

Стандартные восстановительные потенциалы в кислом растворе (pH=0)

  Окислитель Восстановитель E°, В     Na+ + e- Na -2,714     Mg2+ + 2e- Mg -2,370     H2 + 2e- 2H- -2,250     Al3+ + 3e- Al -1,620     Mn2+ + 2e- Mn -1,180     Cr2+ + 2e- Cr -0,910     Zn2+ + 2e- Zn -0,760     Te + 2H+ + 2e- H2Te -0,739     As + 3H+ + 3e- AsH3 -0,600     Sb + 3H+ + 2e- SbH3 -0,510     H3PO3 + 3H+ + 3e- P(бел) + 3H2O -0,502     Fe2+ + 2e- Fe -0,440     Cu(CN)2- + e- Cu + 2(CN)- -0,429     Cr3+ + e- Cr2+ -0,410     Cd2+ + 2e- Cd -0,403     Se + 2H+ + 2e- H2Se -0,399     H3PO4 + 2H+ + 2e- H3PO3 + H2O -0,276     CO2 + 2H+ + 2e- HCOOH -0,199     Sn2+ + 2e- Sn -0,136     Pb2+ + 2e- Pb -0,126     2H+ + 2e- H2 0,000     P(бел)+ 3H+ + 3e- PH3 0,063     S4O62- + 2e- 2S2O32- 0,080     S + 2H+ + 2e- H2S 0,141     Sn4+ + 2e- Sn2+ 0,151     Cu2+ + e- Cu+ 0,153     SO42- + 4H+ + 2e- H2SO3 + H2O 0,172     Bi3+ + 3e- Bi 0,200     H2SO3 + 6H+ + 6e- H2S + 3H2O 0,231     SO42- + 10H+ + 8e- S2O32- + 5H2O 0,290     As3+ + 3e- As 0,300     Cu2+ + 2e- Cu 0,337     2CO32- + 4H+ + 2e- C2O42- + 2H2O 0,441     H2SO3 + 4H+ + 4e- S + 3H2O 0,450     Cu+ + e- Cu 0,521     I2(кр)+ 2e- 2I- 0,536     MnO4- + e- MnO42- 0,558     H3AsO4 + 2H+ + 2e- HAsO2 + 2H2O 0,560     O2 + 2H+ + 2e- H2O2 0,682     H2SeO3 + 4H+ + 4e- Se + 3H2O 0,740     Fe3+ + e- Fe2+ 0,771     Ag+ + e- Ag 0,799     NO3- + 2H+ + e- NO2 + H2O 0,800     Hg2+ + 2e- Hg 0,854     NO3- +10H+ + 8e- NH4+ +2H2O 0,864     NO3- + 3H+ + 2e- HNO2 + H2O 0,940     NO3- + 4H+ + 3e- NO + 2H2O 0,960     HNO2 + H+ + e- NO + H2O 1,000     Br2(ж) + 2e- 2Br- 1,065     IO3- + 6H+ + 6e- I- + 3H2O 1,085     IO3- + 5H+ + 4e- HIO + 2H2O 1,140     SeO42- + 4H+ + 2e- H2SeO3 + H2O 1,151     2IO3- + 12H+ + 10e- I2 + 6H2O 1,195     O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 1,229     MnO2 + 4H+ + 2e- Mn2+ 1,230     Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O 1,330     Cl2 + 2e- 2Cl- 1,360     Au3+ + 3e- Au 1,500     BrO3- + 6H+ + 6e- Br- + 3H2O 1,440     2HIO + 2H+ + 2e- I2 + 2H2O 1,450     PbO2 + 4H+ + 2e- Pb2+ + 2H2O 1,455     2ClO3- + 12H+ + 10e- Cl2 + 6H2O 1,470     H5IO6 + H+ + 2e- IO3- + 3H2O 1,601     H2O2 + 2H+ + 2e- 2H2O 1,776     NaBiO3 + 4H+ + 2e- BiO+ + Na+ + 2H2O 1,800     Co3+ + e- Co2+ 1,808     FeO42- + 8H+ + 3e- Fe3+ + 4H2O 1,900     S2O82- + 2e- 2SO42- 2,010     MnO42- + 4H+ + 2e- MnO2 + 2H2O 2,257     F2 + 2e- 2F- 2,870            

 


 

Таблица 6.

Стандартные восстановительные потенциалы в щелочном растворе (pH=14)

  Окислитель Восстановитель E0, В  
  Mg(OH)2 + 2e- Mg + 2OH- -2,690  
  AlO2- + 2H2O + 3e- Al + 4OH- -2,330  
  H2PO2- + e- P(бел) + 2OH- -2,050  
  Mn(OH)2 +2e- Mn + 2OH- -1,550  
  SO42- + H2O + e- SO32- + 2OH- -0,930  
  Se + 2e- Se2- -0,920  
  HSnO2- + H2O + 2e- Sn + 3OH- -0,910  
  Sn(OH)62- + 2e- HSnO2- + 3OH- + H2O -0,900  
  P + 3H2O + 3e- PH3 + 3OH- -0,890  
  2H2O + 2e- H2 + 2OH- -0,826  
  AsO2- + 2H2O + 3e- As + 4OH- -0,680  
  SO32- + 3H2O + 4e- S + 6OH- -0,660  
  SO32- + 3H2O + 6e- S2- + 6OH- -0,590  
  S + 2e- S2- -0,480  
  CrO42- + 4H2O + 3e- Cr(OH)3 + 5OH- -0,130  
  MnO2 + 2H2O + 2e- Mn(OH)2 + 2OH- -0,050  
  NO3- + H2O + 2e- NO2- + 2OH- 0,010  
  Co(OH)3 + e- Co(OH)2 + OH- 0,170  
  MnO4- + 4H2O + 5e- Mn(OH)2 + 6OH- 0,340  
  O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 0,403  
  2BrO- + 2H2O + 2e- Br2 + 4OH- 0,460  
  2ClO3- + 6H2O + 10e- Cl2 + 12OH- 0,476  
  MnO42- + 2H2O + 2e- MnO2 + 4OH- 0,600  
         

 


 

Таблица 7.

Стандартные восстановительные потенциалы для отдельных элементов.

  Электродный процесс E°, В  
 

Азот

 
  HNO2 + H+ + e- ¾® NO + H2O 1,000  
  NO2- + H2O + e- ¾® NO + 2OH- -0,460  
  NO3- + 10H+ + 8e- ¾® NH4+ + 2H2O 0,864  
  2NO3- + 12H+ + 10e- ¾® N2 + 6H2O 1,240  
  NO3- + 4H+ + 3e- ¾® NO + 2H2O 0,960  
  NO3- + 3H+ + 2e- ¾® HNO2 + H2O 1,040  
  NO3- + H2O + 2e- ¾® NO2- + 2OH- 0,010  
  NO3- + 2H+ + e- ¾® NO2 + H2O 0,800  
  3N2 + 2e- ¾® 2N3- -3,400  
 

Бром

 
  Br2(ж) + e- ¾® 2Br- 1,065  
  HBrO + H+ + 2e- ¾® Br- + H2O 1,330  
  BrO3- + 6H+ + 6e- ¾® Br- + 3H2O 1,440  
  BrO3- + 3H2O + 6e- ¾® Br- + 6OH- 0,610  
  BrO4- + 2H+ + 2e- ¾® BrO3- + H2O 1,763  
 

Водород

 
  H2 + e- ¾® 2H- -2,250  
  H2O2 + 2H+ + 2e- ¾® 2H2O 1,776  
 

Железо

 
  Fe2+ + 2e- ¾® Fe -0,440  
  Fe3+ + e- ¾® Fe2+ 0,771  
 

Йод

 
  I2(кр) + 2e- ¾® 2I- 0,536  
  HIO + H+ + 2e- ¾® I- + H2O 0,990  
  IO3- + 3H2O + 6e- ¾® I- + 6OH- 0,260  
  IO3- + 6H+ + 6e- ¾® I- + 3H2O 1,085  
  2IO3- + 12H+ + 10e- ¾® I2 + 6H2O 1,195  
  H5IO6 + H+ + 2e- ¾® IO3- + 3H2O 1,601  
 

Кислород

 
  O2 + 2H+ + 2e- ¾® H2O2 0,682  
 

Марганец

 
  Mn2+ + 2e- ¾® Mn -1,180  
  Mn3+ + e- ¾® Mn2+ 1,510  
  MnO2 + 4H+ + 2e- ¾® Mn2+ + 2H2O 1,230  
  MnO42-+ 4H+ + 2e- ¾® MnO2 + 2H2O 2,257  
  MnO4- + 8H+ + 5e- ¾® Mn2+ + 4H2O 1,510  
  MnO4- + 4H+ + 3e- ¾® MnO2 + 2H2O 1,692  
  MnO4- + e- ¾® MnO42- 0,558  
 

Медь

 
  Cu+ + e- ¾® Cu 0,521  
  Cu2+ + 2e- ¾® Cu 0,337  
  Cu2+ + e- ¾® Cu+ 0,153  
  Cu(CN)2- + e- ¾® Cu + 2CN- -0,429  
 

Олово

 
  Sn2+ + 2e- ¾® Sn -0,136  
  Sn4+ + 2e- ¾® Sn2+ 0,151  
  Sn(OH)62- + 2e- ¾® HSnO2- + 3OH- + H2O -0,930  
 

Сера

 
  S + 2e- ¾® S2- -0,48  
  S + 2H+ + 2e- ¾® H2S 0,142  
  S2O32- + 6H+ + 4e- ¾® 2S + 3H2O 0,465  
  SO42- + 4H+ + 2e- ¾® H2SO3 + H2O 0,172  
  S2O82- + 2e- ¾® 2SO42- 2,010  
 

Хлор

 
  Cl2 + 2e- ¾® 2Cl- 1,358  
  HClO + H+ + 2e- ¾® Cl- + H2O 1,494  
  2ClO3- + 12H+ + 10e- ¾® Cl2 + 6H2O 1,470  
  ClO3-+ 6H+ + 6e- ¾® Cl- + 3H2O 1,450  
  ClO4-+ 2H+ + 2e- ¾® ClO3- + H2O 1,190  
 

Хром

 
  Cr3+ + 3e- ¾® Cr -0,744  
  Cr3+ + e- ¾® Cr2+ -0,408  
  Cr2O72- + 14H+ + 6e- ¾® 2Cr3+ + 7H2O 1,330  
  CrO42- + 4H2O + 3e- ¾® Cr(OH)3 + 5OH- -0,130  
       

 


8. Ответы к заданиям.



Читайте также:





Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.227.117 (0.026 с.)