17.12: Mazoezi

Last updated
Save as PDF

Page ID: 188772

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

Mapitio ya 17.1 kuhusu Kemia ya Redox

Tambua kila majibu ya nusu chini kama oxidation au kupunguza.

(a) ${Fe}^{3+} + {3e}^{-} ⟶ Fe$

(b) $Cr ⟶ {Cr}^{3+} + {3e}^{-}$

(d) ${Li}^{+} + e^{-} ⟶ Li$

Tambua kila majibu ya nusu chini kama oxidation au kupunguza.

(a) ${Cl}^{-} ⟶ {Cl}_{2}$

(b) ${Mn}^{2+} ⟶ {Hapana}_{2}$

(d) ${HAPANA}_{3}^{-} ⟶ HAPANA$

Kutokana kila jozi ya nusu ya athari chini hufanyika katika suluhisho la tindikali, andika usawa wa usawa kwa majibu ya jumla.

(a) $Ca ⟶ {Ca}^{2+} + {2e}^{-},$ $F_{2} + {2e}^{-} ⟶ {2F}^{-}$

(b) $Li ⟶ {Li}^{+} + e^{-},$ ${Cl}_{2} + {2e}^{-} ⟶ {2Cl}^{-}$

(d) $Ag ⟶ {Ag}^{+} + e^{-},$ ${Hapana}_{4}^{-} + {SAA 4}^{+} + {3e}^{-} ⟶ {Hapana}_{2} + {2H}_{2} O$

Mizani equations chini kudhani wao kutokea katika ufumbuzi tindikali.

(a) $H_{2} O_{2} + {Sn}^{2+} ⟶ H_{2} O + {Sn}^{4+}$

(b) ${PBo}_{2} + Hg ⟶ {Hg}_{2}^{2+} + {Pb}^{2+}$

Tambua kioksidishaji na kupunguza kila mmenyuko wa zoezi la awali.

Mizani equations chini kuchukua wao kutokea katika ufumbuzi wa msingi.

(a) ${KWA HIVYO}_{3}^{2-} (a q) + {Cu (OH)}_{2} (s) ⟶ {KWA HIVYO}_{4}^{2-} (a q) + Cu (OH) (s)$

(b) $O_{2} (g) + {Mn (OH)}_{2} (s) ⟶ {Hapana}_{2} (s)$

(d) $Al (s) + {CRO}_{4}^{2-} (a q) ⟶ {Al (OH)}_{3} (s) + {Cr (OH)}_{4}^{-} (a q)$

Tambua kioksidishaji na kupunguza kila mmenyuko wa zoezi la awali.

Kwa nini ioni za hidroksidi hazionekani katika milinganyo kwa athari za nusu zinazotokea katika suluhisho la tindikali?

Kwa nini ioni za hidrojeni hazionekani katika milinganyo kwa athari za nusu zinazotokea katika suluhisho la msingi?

10.

Kwa nini lazima usawa wa malipo katika athari za kupunguza oxidation?

17.2 Seli za Galvanic

11.

Andika schematics ya seli kwa athari za seli zifuatazo, ukitumia platinamu kama electrode ya inert kama inahitajika.

(a) $Mg (s) + {Ni}^{2+} (a q) ⟶ {Mg}^{2+} (a q) + Ni (s)$

(b) $2 {Ag}^{+} (a q) + Cu (s) ⟶ {Cu}^{2+} (a q) + 2Ag (s)$

(d) $3 {CuNo}_{3} (a q) + {Au (NO)}_{3})_{3} (a q) ⟶ {3Cu (HAPANA)}_{3})_{2} (a q) + Au (s)$

12.

Kutokana schematics chini kuwakilisha seli galvanic kama ilivyoandikwa, kutambua athari nusu-kiini kutokea katika kila.

(a) $Mg (s) │ {Mg}^{2+} (a q) ║ {Cu}^{2+} (a q) │ Cu (s)$

(b) $Ni (s) │ {Ni}^{2+} (a q) ║ {Ag}^{+} (a q) │ Ag (s)$

13.

Andika equation uwiano kwa mmenyuko wa seli ya kila kiini katika zoezi la awali.

14.

Mizani kila mmenyuko chini, na kuandika kiini schematic anayewakilisha majibu kama ingekuwa kutokea katika kiini galvanic.

(a) $Al (s) + {Zr}^{4+} (a q) ⟶ {Al}^{3+} (a q) + Zr (s)$

(b) ${Ag}^{+} (a q) + HAPANA (g) ⟶ Ag (s) + {HAPANA}_{3}^{-} (a q) (ufumbuzi wa tindikali)$

(d) ${ClO}_{3}^{-} (a q) + {Hapana}_{2} (s) ⟶ {Cl}^{-} (a q) + {Hapana}_{4}^{-} (a q) (ufumbuzi wa msingi)$

15.

Tambua kioksidishaji na kupunguza katika kila mmenyuko wa zoezi la awali.

16.

Kutoka kwa taarifa iliyotolewa, tumia nukuu ya seli kuelezea mifumo ifuatayo:

(a) Katika nusu ya kiini, suluhisho la Pt (NO ₃) ₂ huunda chuma cha Pt, wakati katika nusu ya seli nyingine, chuma cha Cu kinaingia katika suluhisho la Cu (NO ₃) ₂ na viwango vyote vya solute 1 M.

(b) Cathode ina electrode ya dhahabu katika suluhisho la 0.55 M Au (NO ₃) ₃ na anode ni electrode ya magnesiamu katika ufumbuzi wa 0.75 M Mg (NO ₃) ₂.

(c) Nusu moja ya kiini ina electrode ya fedha katika suluhisho la 1 M AgNo ₃, na katika nusu ya seli nyingine, electrode ya shaba katika 1 M Cu (NO ₃) ₂ ni oxidized.

17.

Kwa nini daraja la chumvi linahitajika katika seli za galvanic kama moja kwenye Mchoro 17.3?

18.

Electrode ya kazi (chuma) ilipatikana kupata molekuli kama mmenyuko wa kupunguza oxidation uliruhusiwa kuendelea. Je, electrode ilikuwa anode au cathode? Eleza.

19.

Electrode ya kazi (chuma) ilipatikana kupoteza molekuli kama mmenyuko wa kupunguza oxidation uliruhusiwa kuendelea. Je, electrode ilikuwa anode au cathode? Eleza.

20.

Misa ya electrodes tatu (A, B, na C), kila mmoja kutoka seli tatu tofauti za galvanic, zilipimwa kabla na baada ya seli kuruhusiwa kupitisha sasa kwa muda. Masi ya electrode A iliongezeka, ile ya electrode B haikubadilika, na ile ya electrode C ilipungua. Tambua kila electrode kama kazi au inert, na kumbuka (ikiwa inawezekana) ikiwa imefanya kazi kama anode au cathode.

17.3 Electrode na Uwezo wa Kiini

21.

Tumia uwezo wa kiwango cha seli kwa kila mmenyuko hapa chini, na uangalie kama mmenyuko ni wa pekee chini ya hali ya hali ya kawaida.

(a) $Mg (s) + {Ni}^{2+} (a q) ⟶ {Mg}^{2+} (a q) + Ni (s)$

(b) $2 {Ag}^{+} (a q) + Cu (s) ⟶ {Cu}^{2+} (a q) + 2Ag (s)$

(d) $3 {Fe (NO)}_{3})_{2} (a q) + {Au (NO)}_{3})_{3} (a q) ⟶ {3Fe (HAPANA)}_{3})_{3} (a q) + Au (s)$

22.

Tumia uwezo wa kiwango cha seli kwa kila mmenyuko hapa chini, na uangalie kama mmenyuko ni wa pekee chini ya hali ya hali ya kawaida.

(a) $Mn (s) + {Ni}^{2+} (a q) ⟶ {Mn}^{2+} (a q) + Ni (s)$

(b) $3 {Cu}^{2+} (a q) + 2Al (s) ⟶ {2Al}^{3+} (a q) + 3Cu (s)$

(d) ${Ca (NO)}_{3})_{2} (a q) + Ba (s) ⟶ {Ba (NO)}_{3})_{2} (a q) + Ca (s)$

23.

Andika majibu ya kiini ya uwiano kwa schematic ya seli hapa chini, uhesabu uwezo wa kiwango cha seli, na uangalie kama mmenyuko ni wa kawaida chini ya hali ya hali ya kawaida.

$Cu (s) │ {Cu}^{2+} (a q) ║ {Au}^{3+} (a q) │ Au (s)$

24.

Kuamua mmenyuko wa seli na uwezo wa kiwango cha seli saa 25 °C kwa kiini kilichofanywa kutoka kwa nusu ya kiini cha cathode kilicho na electrode ya fedha katika ufumbuzi wa nitrati ya fedha ya 1 M na nusu-kiini cha anode kilicho na electrode ya zinki katika 1 M zinki nitrati. Je, mmenyuko hupatikana kwa hali ya kawaida?

25.

Kuamua mmenyuko wa seli na uwezo wa kiwango cha seli saa 25 °C kwa kiini kilichofanywa kutoka kwa nusu ya seli ya anode iliyo na electrode ya cadmium katika 1 M cadmium nitrate na nusu ya seli ya cathode yenye electrode ya alumini katika suluhisho la 1 M alumini nitrati. Je, mmenyuko hupatikana kwa hali ya kawaida?

26.

Andika majibu ya kiini ya uwiano kwa schematic ya seli hapa chini, uhesabu uwezo wa kiwango cha seli, na uangalie kama mmenyuko ni wa kawaida chini ya hali ya hali ya kawaida.
$Pt (s) │ H_{2} (g) │ H^{+} (a q) ║ {Br}_{2} (a q), {Br}^{-} (a q) │ Pt (s)$

Uwezo wa 17.4, Nishati ya Huru, na Msawazo

27.

Kwa kila jozi ya kiwango kiini uwezo na elektroni stoichiometry maadili chini, mahesabu sambamba kiwango bure mabadiliko ya nishati (kJ).

(a) 0.000 V, n = 2

(b) +0.434 V, n = 2

28.

Kwa kila jozi ya mabadiliko ya nishati ya bure ya kiwango na maadili ya stoichiometry ya elektroni chini, uhesabu uwezo wa kiwango cha seli kinachofanana.

(a) 12 kJ/mol, n = 3

(b) -45 kJ/mol, n = 1

29.

Tambua uwezo wa seli ya kiwango na uwezo wa seli chini ya masharti yaliyotajwa kwa athari za electrochemical zilizoelezwa hapa. Eleza kama kila mmoja ni hiari au isiyo ya kawaida chini ya kila seti ya masharti saa 298.15 K.

(a) $Hg (l) + S^{2} (a q, 0.10 M) + 2 {Ag}^{+} (a q, 0.25 M) ⟶ 2 Ag (s) + HGs (s)$

(b) kiini alifanya kutoka nusu kiini anode yenye electrode alumini katika 0.015 M alumini nitrate ufumbuzi na cathode nusu kiini yenye electrode nikeli katika 0.25 M nikeli (II) nitrate ufumbuzi.

(c) Kiini kilicho na nusu-kiini ambamo bromini yenye maji (1.0 M) inaoksidishwa kwa ion ya bromidi (0.11 M) na nusu-kiini ambamo Al ³⁺ (0.023 M) inapunguzwa kuwa chuma cha alumini.

30.

Kuamua Δ G na Δ G° kwa kila moja ya athari katika tatizo la awali.

31.

Tumia data katika Kiambatisho L ili kuhesabu vipindi vya usawa kwa athari zifuatazo. Fikiria 298.15 K ikiwa hakuna joto linalopewa.

(a) $AgCl (s) ⇌ {Ag}^{+} (a q) + {Cl}^{-} (a q)$

(b) $CD (s) ⇌ {Cd}^{2+} (a q) + S^{2} (a q) saa 377 K$

(d) $H_{2} O (l) ⇌ H^{+} (a q) + {OH}^{-} (a q) saa 25 °C$

17.5 Betri na seli za mafuta

32.

Fikiria betri iliyofanywa kutoka kwa nusu ya seli ambayo ina electrode ya shaba katika suluhisho la 1 M CuSO ₄ na nusu ya kiini ambayo ina electrode ya risasi katika suluhisho la 1 M Pb (NO ₃) ₂.

(a) Uwezo wa kiwango cha seli kwa betri ni nini?

(b) Je, ni athari gani katika anode, cathode, na majibu ya jumla?

(c) Vifaa vingi vinavyotengenezwa kutumia betri za seli kavu vinaweza kufanya kazi kati ya 1.0 na 1.5 V. Je, kiini hiki kinaweza kutumika kutengeneza betri ambayo inaweza kuchukua nafasi ya betri ya seli kavu? Kwa nini au kwa nini.

(d) Tuseme asidi ya sulfuriki imeongezwa kwa nusu ya kiini na electrode ya kuongoza na aina fulani za PBSO ₄ (s). Je, uwezo wa kiini utaongezeka, kupungua, au kubaki sawa?

33.

Fikiria betri na majibu ya jumla: $Cu (s) + 2 {Ag}^{+} (a q) ⟶ 2Ag (s) + {Cu}^{2+} (a q) .$

(a) Je, ni mmenyuko gani katika anode na cathode?

(b) Betri “imekufa” wakati uwezo wake wa seli ni sifuri. Thamani ya Q ni nini wakati betri hii imekufa?

34.

Kwa nini betri zinakufa, lakini seli za mafuta hazifanyi?

35.

Matumizi Nernst equation kueleza kushuka kwa voltage aliona kwa baadhi ya betri kama wao kutokwa.

36.

Kutumia habari hadi sasa katika sura hii, kueleza kwa nini betri-powered umeme kufanya vibaya katika joto la chini.

17.6 Uharibifu

37.

Ni mwanachama gani wa kila jozi ya metali anayeweza kutu (oxidize)?

(a) Mg au Ca

(b) Au au Hg

(d) Umri au Pt

38.

Fikiria metali zifuatazo: Ag, Au, Mg, Ni, na Zn. Ni ipi kati ya metali hizi zinaweza kutumika kama anode ya dhabihu katika ulinzi wa cathodic wa tank ya kuhifadhi chuma chini ya ardhi? Steel ni alloy linajumuisha zaidi ya chuma, hivyo tumia -0.447 V kama uwezekano wa kupunguza kiwango cha chuma.

39.

Aluminium $(E_{{Al}^{3+} /Al}^{°} = -2.07 V)$ ni rahisi zaidi oxidized kuliko chuma $(E_{{Fe}^{3+} /Fe}^{°} = -0.477 V),$ na bado wakati wote ni wazi kwa mazingira, alumini isiyotibiwa ina nzuri sana kutu upinzani wakati upinzani kutu ya chuma bila kutibiwa ni maskini. Ni nini kinachoweza kuelezea uchunguzi huu?

40.

Ikiwa sampuli ya chuma na sampuli ya zinki huwasiliana, zinki hupunguza lakini chuma haifai. Ikiwa sampuli ya chuma inawasiliana na sampuli ya shaba, chuma hupungua lakini shaba haifai. Eleza jambo hili.

41.

Tuseme una metali tatu tofauti, A, B, na C. wakati metali A na B zinawasiliana, B hupunguza na A haina kutu. Wakati metali A na C zinawasiliana, A hupunguza na C haipatikani. Kulingana na habari hii, ni chuma gani kinachoharibika na chuma gani haipatikani wakati B na C wanawasiliana?

42.

Kwa nini anode ya dhabihu iliyofanywa kwa chuma cha lithiamu itakuwa chaguo mbaya?

17.7 Electrolysis

43.

Ikiwa 2.5 A sasa inapita kupitia mzunguko kwa dakika 35, ni kiasi gani cha malipo kilichohamia kupitia mzunguko?

44.

Kwa hali katika swali la awali, ni elektroni ngapi zilizohamia kupitia mzunguko?

45.

Andika majibu ya nusu na mmenyuko wa seli hutokea wakati wa electrolysis ya kila chumvi iliyoyeyuka chini.

(a) CaCl ₂

(b) LiH

(d) CrBr ₃

46.

Masi gani ya kila bidhaa huzalishwa katika kila seli za electrolytic za tatizo la awali ikiwa malipo ya jumla ya 3.33 $\times$ 10 ⁵ C hupita kupitia kila kiini?

47.

Itachukua muda gani ili kupunguza mole 1 ya kila ions zifuatazo kwa kutumia sasa imeonyeshwa?

(a) Al ³⁺, 1.234 A

(b) ^{Car 2+}, 22.2 A

(d) Au ³⁺, 3.57 A

48.

Sasa ya 2.345 A hupita kupitia kiini kilichoonyeshwa kwenye Mchoro 17.19 kwa dakika 45. Je! Ni kiasi gani cha hidrojeni kilichokusanywa kwenye joto la kawaida ikiwa shinikizo ni 1 atm hasa? (Kidokezo: Je, hidrojeni ni gesi pekee iliyopo juu ya maji?)

49.

Sehemu ya chuma isiyo ya kawaida iliyotengenezwa kutoka kwa alloy fulani ilikuwa imefungwa na zinki kwa kutumia suluhisho la Zn (NO ₃) ₂. Wakati sasa ya 2.599 A ilitumiwa, ilichukua saa 1 ili kuweka safu ya 0.01123-mm ya zinki kwa sehemu. Eneo la jumla la sehemu ya sehemu hiyo ilikuwa nini? Uzito wa zinki ni 7.140 g/cm ³.